JP2014206392A - Program for plant kind discrimination and information processing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy of plant kind discrimination.SOLUTION: A method includes the steps of: extracting a first pixel of which the strength in spectrum data is not saturated, from a first image which is obtained by imaging an investigation target area for a plant kind and includes spectrum data for each pixel; extracting a second pixel having the spectrum data equal to or similar to a pixel corresponding to a position of a known plant kind from the first pixel; generating first reference spectrum data from the spectrum data of the second pixel; and determining the plant kind on the basis of the first reference spectrum data regarding the first pixel. On the other hand, the method includes processes for: extracting any other third pixel than the first pixel from a second image obtained by imaging the investigation target area for the plant kind after extinguishing an infrared region; implementing processing for restoring the infrared region on spectrum data of the third pixel; generating second reference spectrum data by performing similar processing; and determining the plant kind on the basis of the second reference spectrum data regarding the third pixel.

Description

本技術は、植物種別判別のための技術に関する。   The present technology relates to a technology for discriminating plant types.

従来の植生調査方法においては、主に2つの方法がある。第1の調査方法は、識別者が現地を踏破し、現地の状況を目視で判別する方法である。第2の調査方法は、衛星や航空機等から撮影された写真や画像を用いて識別者が判別する方法(すなわちリモートセンシング)である。これらの方法は、それぞれ単独で又は組み合わせて使用されている。   In the conventional vegetation survey method, there are mainly two methods. The first investigation method is a method in which an identifier goes through the site and visually discriminates the local situation. The second investigation method is a method in which a discriminator discriminates using a photograph or an image taken from a satellite or an aircraft (that is, remote sensing). Each of these methods is used alone or in combination.

第2の調査方法のリモートセンシングで使用されているセンサは、以前はパンクロマチック(白黒)であったが、最近ではマルチスペクトル(カラー)に移り変わってきており、専門家である識別者がマルチスペクトルの写真や画像を判読することによって植生の識別を行っている。   The sensor used in remote sensing in the second survey method was previously panchromatic (black and white), but has recently changed to multispectral (color). The vegetation is identified by reading the photos and images.

また、最近では、GIS(Geographic Information System)による植生図作製が主流となっている。GISでは、予め用意された各植物種の樹冠形状や色を示す基準情報として正規植生指標(NDVI:Normalized Difference Vegetation Index)を用いて、カメラやセンサで撮影された画像をパターンマッチングすることによって、植物種を識別する。   Recently, vegetation map production by GIS (Geographic Information System) has become mainstream. In GIS, by using a normal vegetation index (NDVI: Normalized Difference Vegetation Index) as reference information indicating the crown shape and color of each plant species prepared in advance, pattern matching is performed on images captured by a camera or sensor. Identify plant species.

さらに、近年では、従来のマルチスペクトルの10倍以上の帯域で計測が可能なハイパースペクトルセンサを搭載した衛星(例えば衛星名:EO−1(センサ名:Hyperion)、衛星名:PROBA(センサ名:CHRIS))が地球環境衛星などとして打ち上げられ、ハイパースペクトルセンサによる計測も行われている。   Furthermore, in recent years, a satellite (for example, satellite name: EO-1 (sensor name: Hyperion), satellite name: PROBA (sensor name: sensor name: CHRIS)) has been launched as a global environmental satellite and the like, and measurement by a hyperspectral sensor is also performed.

ハイパースペクトルセンサを使用することによって得られる情報量は、マルチスペクトルよりも飛躍的に増加している。また、航空機搭載型のハイパースペクトルセンサ(ハイパースペクトルカメラとも呼ぶ)も開発されており、環境、農業分野を含む様々な分野で活用され始めている。   The amount of information obtained by using hyperspectral sensors has increased dramatically over multispectral. Airborne hyperspectral sensors (also called hyperspectral cameras) have also been developed and are beginning to be used in various fields including the environment and agriculture.

このようなハイパースペクトルセンサの出力であるハイパースペクトルデータを用いて樹種の判別を行うことも試みられているが、様々な状況に対応できているわけではない。   Attempts have been made to discriminate tree species using hyperspectral data, which is the output of such a hyperspectral sensor, but this does not deal with various situations.

なお、樹種判別の従来手法として、森林現況を示す画像データを小班区画に分けて、画像データにおける各小班区画の樹種を判別する手法が知られている。   As a conventional technique for discriminating tree species, there is known a method of discriminating the tree type of each subcompartment section in the image data by dividing image data indicating the current state of the forest into subcompartment sections.

また、樹種の解析適期を基に複数のバンドデータブロックを取得し、各バンドデータブロックの輝度値に対して上下限値を設定した各樹種の対象抽出マップを生成して各樹種のNDVIをマスク処理し、樹種分布を抽出する手法が知られている。   Also, a plurality of band data blocks are acquired based on the appropriate analysis period of the tree species, and an object extraction map for each tree species in which upper and lower limits are set for the luminance value of each band data block is generated, and the NDVI of each tree species is masked. A technique for processing and extracting tree species distribution is known.

また、上空から撮影した森林の画像データの輝度値を峰と谷とで平坦化し、平坦化した画像データの輝度値の空間変化に対して領域分割して樹冠形状及びそのテクスチャ特徴量を求め、既知の樹冠のテクスチャ特徴量をもとに樹種を判定する手法が知られている。   In addition, the brightness value of the forest image data taken from the sky is flattened at the peaks and valleys, and the canopy shape and its texture feature amount are obtained by dividing the area with respect to the spatial change of the brightness value of the flattened image data, There is known a technique for determining a tree type based on a texture characteristic amount of a known tree crown.

マルチバンドセンサやハイパースペクトルセンサにより得られるスペクトルデータは、画像の座標ごと(すなわち画素又はピクセル毎)に波長情報と光強度情報とを含むスペクトルデータを有し、いわば画像としての2次元要素にスペクトルデータとしての要素を併せ持った3次元的構成のデータであるといえる。   Spectral data obtained by a multi-band sensor or hyperspectral sensor has spectral data including wavelength information and light intensity information for each image coordinate (that is, for each pixel or pixel). It can be said that the data has a three-dimensional structure having elements as data.

一方、反射スペクトルは樹種に応じた特徴があるため、高精度のスペクトルデータが得られるハイパースペクトルデータを用いることにより、樹種の判別が可能になってきている。   On the other hand, since the reflection spectrum has characteristics according to the tree species, it has become possible to discriminate the tree species by using hyperspectral data from which high-accuracy spectrum data can be obtained.

すなわち、判別したい樹木の基準スペクトルと、識別対象のスペクトルデータとを照らし合わせ、類似度をスペクトラルアングルマッパ(Spectral Angle Mapper)等により求め、類似度の高い画素又はピクセルを抽出し、植物を判別する。   That is, the reference spectrum of the tree to be discriminated is compared with the spectrum data to be identified, the similarity is obtained by a spectral angle mapper, etc., a pixel or pixel having a high similarity is extracted, and the plant is discriminated. .

但し、植物の反射スペクトルには、可視光領域だけではなく赤外領域にも特徴が現れており、可視光領域における波長の強度のみに着目して撮影すると、赤外領域における波長のスペクトル強度は飽和してしまう。赤外領域におけるスペクトル強度飽和を避けるために、全波長領域において減光手段を用いて入射光強度を下げて撮像すると、可視光領域のスペクトルデータに歪みや強度比低下による波長分解能の低下等が生じ、結果として正しい判別が行われないという問題がある。   However, in the reflection spectrum of plants, features appear not only in the visible light region but also in the infrared region, and when focusing on the wavelength intensity in the visible light region, the spectral intensity of the wavelength in the infrared region is Saturates. In order to avoid spectral intensity saturation in the infrared region, if the incident light intensity is lowered in the entire wavelength region using a dimming means, the spectral resolution in the visible light region may be distorted or the wavelength resolution may be reduced due to a decrease in the intensity ratio. As a result, there is a problem that correct discrimination is not performed.

特開2010−086276号公報JP 2010-086276 A 特開2006−085517号公報JP 2006-085517 A 特開2006−285310号公報JP 2006-285310 A 特開2003−344048号公報JP 2003-344048 A 特開2011−169896号公報JP 2011-169896 A

従って、本技術の目的は、一側面によれば、植物種別の判別精度を向上させるための技術を提供することである。   Therefore, the objective of this technique is to provide the technique for improving the discrimination | determination precision of a plant classification according to one side.

本技術の一側面に係る情報処理方法は、(A)データ格納部に格納されており、植物種別の調査対象地域を撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第1の画像から、スペクトルデータにおけるスペクトル強度が飽和していない第1の画素を抽出し、(B)第1の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似するスペクトルデータを有する第2の画素を抽出し、(C)第2の画素のスペクトルデータから第1の基準スペクトルデータを生成し、(D)第1の画素について、第1の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行い、(E)データ格納部に格納されており、植物種別の調査対象地域を赤外領域を減光させた上で撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第2の画像から、第1の画素以外の第3の画素を抽出し、(F)第3の画素のスペクトルデータに対して赤外領域を復元する処理を実施し、(G)第3の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似する、上記復元する処理後のスペクトルデータを有する画素である第4の画素を抽出し、第4の画素の上記復元する処理後のスペクトルデータから第2の基準スペクトルデータを生成し、(H)第3の画素について、第2の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行う処理を含む。   An information processing method according to an aspect of the present technology is (A) stored in a data storage unit, obtained by photographing a plant-type survey target area, and from a first image including spectrum data for each pixel. The first pixel whose spectral intensity is not saturated in the spectral data is extracted, and (B) the second pixel having the same or similar spectral data as the pixel corresponding to the position whose plant type is known from the first pixel. Extracting a pixel, (C) generating first reference spectrum data from spectrum data of the second pixel, (D) determining the plant type for the first pixel based on the first reference spectrum data, (E) stored in the data storage unit, obtained by photographing the investigation target area of the plant type after dimming the infrared region, and including spectral data for each pixel The third pixel other than the first pixel is extracted from the image of (3), (F) the process of restoring the infrared region is performed on the spectral data of the third pixel, and (G) the third pixel is The fourth pixel, which is the same or similar to the pixel corresponding to the position corresponding to the known plant type and has the spectrum data after the restoration process, is extracted, and the spectrum after the restoration process of the fourth pixel is performed. The method includes generating second reference spectrum data from the data, and (H) determining a plant type for the third pixel based on the second reference spectrum data.

一側面においては、植物種別の判別精度を向上させることができる。   In one aspect, plant type discrimination accuracy can be improved.

図1は、実施の形態に係る情報処理装置の機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of the information processing apparatus according to the embodiment. 図2は、飽和のないスペクトルデータの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of spectrum data without saturation. 図3は、飽和のあるスペクトルデータの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of spectral data with saturation. 図4は、赤外領域を減光させた場合のスペクトルデータの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of spectrum data when the infrared region is dimmed. 図5は、赤外領域を復元させたスペクトルデータの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of spectrum data obtained by restoring the infrared region. 図6は、実施の形態に係る処理フローを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a processing flow according to the embodiment. 図7は、実施の形態に係る処理フローを示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a processing flow according to the embodiment. 図8は、ハイパースペクトル画像の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a hyperspectral image. 図9は、第1の画素群の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the first pixel group. 図10は、第1の画素群についての判別結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a determination result for the first pixel group. 図11は、第2の画素群の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the second pixel group. 図12は、第2の画素群についての判別結果を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a determination result for the second pixel group. 図13は、マージされた判別結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the merged determination result. 図14は、杉を基準とした松及び檜についての類似度の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the similarity between pine and cocoon based on cedar. 図15は、松を基準とした杉及び檜についての類似度の一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the degree of similarity for cedar and cocoon based on pine. 図16は、檜を基準とした杉及び松についての類似度の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the degree of similarity for cedar and pine based on firewood. 図17は、比較例の判別結果を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a discrimination result of the comparative example. 図18は、コンピュータの機能ブロック図である。FIG. 18 is a functional block diagram of a computer.

図1に、本実施の形態に係る情報処理装置100の機能ブロック図を示す。本実施の形態に係る情報処理装置100は、第1データ格納部101と、第1判定部110と、第2判定部120と、第2データ格納部130と、合成部140と、判別結果格納部150と、出力部160とを有する。   FIG. 1 shows a functional block diagram of information processing apparatus 100 according to the present embodiment. The information processing apparatus 100 according to the present embodiment includes a first data storage unit 101, a first determination unit 110, a second determination unit 120, a second data storage unit 130, a synthesis unit 140, and a determination result storage. Part 150 and output part 160.

第1データ格納部101には、ある調査対象地域についてハイパースペクトルカメラで撮影された第1の画像及び第2の画像と、この調査対象地域において各植物種別について当該植物種別が既知の位置(画像における座標)のデータとが格納されている。   In the first data storage unit 101, a first image and a second image taken by a hyperspectral camera for a certain survey target area, and a position (image that the plant type is known for each plant type in the target survey area) Data) are stored.

なお、第1の画像は、その少なくとも1ラインは全波長領域(例えば350nm乃至1050nm)においてスペクトル強度が飽和していないことを確認されている画像である。すなわち、例えば、図2に示すようなスペクトルデータが、1ライン分は得られるものとする。図2の例では、横軸は波長(nm)を表し、縦軸はスペクトル強度を表している。ここでは、スペクトル強度が0.2で飽和してしまうものとする。図2の例では、全波長領域において、スペクトル強度は0.2未満となっており、飽和している波長領域は存在していない。但し、一部には、図3に示すように赤外領域におけるスペクトル強度が飽和してしまうスペクトルデータが得られる画素が含まれる。   Note that the first image is an image in which at least one line is confirmed to have a spectral intensity that is not saturated in the entire wavelength region (for example, 350 nm to 1050 nm). That is, for example, one line of spectrum data as shown in FIG. 2 is obtained. In the example of FIG. 2, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents spectral intensity. Here, it is assumed that the spectrum intensity is saturated at 0.2. In the example of FIG. 2, the spectral intensity is less than 0.2 in the entire wavelength region, and there is no saturated wavelength region. However, some pixels include pixels from which spectral data in which the spectral intensity in the infrared region is saturated as shown in FIG.

また、第2の画像は、第1の画像と同一の調査対象地域について、赤外領域を減光させるフィルタをハイパースペクトルカメラに付けて撮影することで赤外領域を減光させた画像である。この際、赤外領域において可能な限りフラットな減光率を有するフィルタを用いる。また、減光後のスペクトル強度が全波長領域において飽和していないことを確認した上で、適切な減光率を有するフィルタを採用する。さらに、フィルタについては、各波長についての減光率が測定されているものとする。例えば、図3と同じ位置を減光率30%のフィルタを付けて撮像した結果のスペクトルデータを図4に示す。図4に示すように、全波長領域においてスペクトル強度は飽和していない。このようにすれば赤外領域における植物の反射スペクトルの特徴をとどめつつ、測定レンジ内で測定が行われていることになる。なお、各波長について{1/(1−減光率)}×スペクトル強度を算出すれば、元のスペクトル強度が復元できる。図4の例であれば、図5に示すようなスペクトルデータが復元される。   The second image is an image in which the infrared region is dimmed by photographing a hyperspectral camera with a filter for dimming the infrared region for the same investigation target area as the first image. . At this time, a filter having a flattening attenuation rate in the infrared region is used. Further, after confirming that the spectral intensity after dimming is not saturated in the entire wavelength region, a filter having an appropriate dimming rate is adopted. Further, for the filter, the light attenuation rate for each wavelength is measured. For example, FIG. 4 shows spectral data obtained as a result of imaging the same position as in FIG. 3 with a filter having a light attenuation rate of 30%. As shown in FIG. 4, the spectral intensity is not saturated in the entire wavelength region. In this way, the measurement is performed within the measurement range while keeping the characteristics of the plant reflection spectrum in the infrared region. In addition, if {1 / (1-light attenuation rate)} × spectral intensity is calculated for each wavelength, the original spectral intensity can be restored. In the example of FIG. 4, the spectrum data as shown in FIG. 5 is restored.

第1判定部110は、第1画素抽出部111と、第2画素抽出部112と、第1基準スペクトル生成部113と、第1照合処理部114とを有する。第1画素抽出部111は、第1の画像から、全波長領域においてスペクトル強度が飽和していない第1の画素群を抽出する。また、第1画素抽出部111は、抽出した第1の画素群の座標を第2データ格納部130に格納する。第2画素抽出部112は、第1画素抽出部111により抽出された第1の画素群から、植物種別が既知の座標の画素のスペクトルデータを植物種別毎に抽出すると共に、各植物種別について抽出された画素のスペクトルデータに同一又は類似するスペクトルデータを有する第1の候補画素を抽出する。第1基準スペクトル生成部113は、各植物種別について、第1の候補画素のスペクトルデータから第1の基準スペクトルデータを生成する。第1照合処理部114は、各植物種別の第1の基準スペクトルデータに基づき、第1の画素群の照合を実行する。   The first determination unit 110 includes a first pixel extraction unit 111, a second pixel extraction unit 112, a first reference spectrum generation unit 113, and a first matching processing unit 114. The first pixel extraction unit 111 extracts, from the first image, a first pixel group whose spectral intensity is not saturated in the entire wavelength region. The first pixel extraction unit 111 stores the extracted coordinates of the first pixel group in the second data storage unit 130. The second pixel extraction unit 112 extracts, for each plant type, the spectrum data of the pixel having the known plant type from the first pixel group extracted by the first pixel extraction unit 111, and extracts each plant type. First candidate pixels having spectral data identical or similar to the spectral data of the selected pixels are extracted. The first reference spectrum generation unit 113 generates first reference spectrum data from the spectrum data of the first candidate pixel for each plant type. The first matching processing unit 114 performs matching of the first pixel group based on the first reference spectrum data of each plant type.

第2判定部120は、第3画素抽出部121と、復元処理部122と、第3データ格納部123と、第4画素抽出部124と、第2基準スペクトル生成部125と、第2照合処理部126とを有する。   The second determination unit 120 includes a third pixel extraction unit 121, a restoration processing unit 122, a third data storage unit 123, a fourth pixel extraction unit 124, a second reference spectrum generation unit 125, and a second matching process. Part 126.

第3画素抽出部121は、第1の画素群以外の第2の画素群を、第1データ格納部101に格納されている第2の画像から抽出する。復元処理部122は、減光率に基づき第2の画素群のスペクトルデータに対して赤外領域の復元処理を行って、復元後のスペクトルデータを生成し、第3データ格納部123に格納する。第4画素抽出部124は、第2の画素群から、植物種別が既知の座標の画素を植物種別毎に抽出すると共に、各植物種別について抽出された画素の復元後のスペクトルデータに同一又は類似する、復元後のスペクトルデータを有する第2の候補画素を抽出する。第2基準スペクトル生成部125は、各植物種別について、第2の候補画素の復元後のスペクトルデータから第2の基準スペクトルデータを生成する。第2照合処理部126は、各植物種別の第2の基準スペクトルデータに基づき、第2の画素群の照合を実行する。   The third pixel extraction unit 121 extracts a second pixel group other than the first pixel group from the second image stored in the first data storage unit 101. The restoration processing unit 122 performs restoration processing of the infrared region on the spectral data of the second pixel group based on the light attenuation rate, generates restored spectral data, and stores the restored spectral data in the third data storage unit 123. . The fourth pixel extraction unit 124 extracts, for each plant type, a pixel having a known plant type from the second pixel group, and is the same as or similar to the spectrum data after restoration of the pixel extracted for each plant type. A second candidate pixel having the restored spectrum data is extracted. The second reference spectrum generation unit 125 generates second reference spectrum data from the spectrum data after the restoration of the second candidate pixels for each plant type. The second matching processing unit 126 performs matching of the second pixel group based on the second reference spectrum data of each plant type.

合成部140は、第1照合処理部114の判別結果と第2照合処理部126の判別結果を合成して、判別結果格納部150に格納する。出力部160は、判別結果格納部150に格納されている判別結果を、表示装置や印刷装置、他のコンピュータなどに出力する。   The combining unit 140 combines the determination result of the first matching processing unit 114 and the determination result of the second matching processing unit 126 and stores the result in the determination result storage unit 150. The output unit 160 outputs the determination result stored in the determination result storage unit 150 to a display device, a printing device, another computer, or the like.

次に、図6及び図7を用いて、本実施の形態における処理について説明する。まず、第1判定部110の第1画素抽出部111は、第1データ格納部101に格納されている第1の画像から、スペクトル強度が赤外領域で飽和していない第1の画素群を抽出する(ステップS1)。また、第1画素抽出部111は、抽出した第1の画素群の各画素の座標を第2データ格納部130に格納する(ステップS3)。   Next, processing in the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, the first pixel extraction unit 111 of the first determination unit 110 determines a first pixel group whose spectral intensity is not saturated in the infrared region from the first image stored in the first data storage unit 101. Extract (step S1). In addition, the first pixel extraction unit 111 stores the extracted coordinates of each pixel of the first pixel group in the second data storage unit 130 (step S3).

また、第2画素抽出部111は、第1データ格納部101から植物種別が既知の座標のデータを読み出し、第1の画素群から植物種別が既知である座標の画素を植物種別毎に抽出すると共に、第1の画素群から、各植物種別について抽出された画素のスペクトルデータに同一又は類似するスペクトルデータを有する第1の候補画素を抽出する(ステップS5)。一般的に、植物種別が既知である画素の数は少ないので、これらの画素のスペクトルデータのみから基準スペクトルデータを生成するのでは精度上問題である。従って、各植物種別について、当該植物種別であることが既知である画素のスペクトルデータから、各波長について平均スペクトル強度及び標準偏差を算出する。そして、全波長について、スペクトル強度が、平均スペクトル強度−標準偏差から平均スペクトル強度+標準偏差の範囲内に入る画素を、第1の画素群から第1の候補画素として抽出する。   Further, the second pixel extraction unit 111 reads out data of coordinates with known plant types from the first data storage unit 101, and extracts pixels of coordinates with known plant types from the first pixel group for each plant type. At the same time, a first candidate pixel having spectral data that is the same as or similar to the spectral data of the pixel extracted for each plant type is extracted from the first pixel group (step S5). Generally, since the number of pixels with known plant types is small, it is a problem in accuracy to generate reference spectrum data from only the spectrum data of these pixels. Therefore, for each plant type, the average spectral intensity and standard deviation are calculated for each wavelength from the spectral data of pixels that are known to be the plant type. Then, for all wavelengths, a pixel whose spectrum intensity falls within the range of average spectrum intensity−standard deviation to average spectrum intensity + standard deviation is extracted from the first pixel group as the first candidate pixel.

そして、第1基準スペクトル生成部113は、各植物種別について、第1の候補画素のスペクトルデータから、第1の基準スペクトルを生成し、第1照合処理部114に出力する(ステップS7)。具体的には、第1の候補画素のスペクトルデータから、各波長の平均スペクトル強度を算出して、第1の基準スペクトルとして採用する。   Then, the first reference spectrum generation unit 113 generates a first reference spectrum from the spectrum data of the first candidate pixel for each plant type, and outputs the first reference spectrum to the first matching processing unit 114 (step S7). Specifically, the average spectral intensity of each wavelength is calculated from the spectral data of the first candidate pixel and adopted as the first reference spectrum.

そして、第1照合処理部114は、各植物種別の第1の基準スペクトルを用いて、第1の画素群に含まれる各画素が、いずれの植物種別であるか又はいずれの植物種別にも該当しないかを判断する照合処理を実行し、処理結果を合成部140に出力する(ステップS9)。第1の画素群に含まれる各画素のスペクトルデータと、各植物種別の第1の基準スペクトルとの類似度を所定のアルゴリズムにて算出し、算出された類似度が閾値以上か否かで、各植物種別に該当するか否かを判断する。例えば、杉、檜、松の判別を行う場合、杉についての第1の基準スペクトルとの類似度が閾値以上であるか否か、檜についての第1の基準スペクトルとの類似度が閾値以上であるか否か、松についての第1の基準スペクトルとの類似度が閾値以上であるか否かを判断する。   The first verification processing unit 114 uses the first reference spectrum of each plant type, and each pixel included in the first pixel group corresponds to any plant type or any plant type. A collation process for determining whether or not to perform is executed, and the processing result is output to the synthesis unit 140 (step S9). The similarity between the spectrum data of each pixel included in the first pixel group and the first reference spectrum of each plant type is calculated with a predetermined algorithm, and whether the calculated similarity is equal to or higher than a threshold value, It is judged whether it corresponds to each plant classification. For example, when discriminating between cedar, camellia and pine, whether or not the degree of similarity between the cedar and the first reference spectrum is greater than or equal to the threshold, and the degree of similarity between the cedar and the first reference spectrum is greater than or equal to the threshold. It is determined whether or not there is a similarity between the pine and the first reference spectrum equal to or greater than a threshold value.

処理は端子Aを介して図7の処理に移行して、第2判定部120の第3画素抽出部121は、第1データ格納部101に格納されている第2の画像から、第2データ格納部130に格納されている第1の画素群の座標に基づき、第1の画素群以外の画素群である第2の画素群を抽出する(ステップS11)。なお、ステップS11以降の処理は、ステップS3が完了すれば、第1判定部110の処理とは非同期に実行できる。   The processing shifts to the processing of FIG. 7 via the terminal A, and the third pixel extraction unit 121 of the second determination unit 120 extracts the second data from the second image stored in the first data storage unit 101. Based on the coordinates of the first pixel group stored in the storage unit 130, a second pixel group that is a pixel group other than the first pixel group is extracted (step S11). In addition, the process after step S11 can be performed asynchronously with the process of the 1st determination part 110, if step S3 is completed.

そして、復元処理部122は、第1データ格納部101から第2画素群に属する画素のスペクトルデータを読み出して、第2の画素群のスペクトルデータにおける赤外領域を復元し、復元後のスペクトルデータを第3データ格納部123に格納する(ステップS13)。上でも述べたように、図4のようなスペクトルデータが得られるので、各波長について{1/(1−減光率)}×スペクトル強度を算出することで、図5に示すような復元後のスペクトルデータを生成する。   Then, the restoration processing unit 122 reads the spectral data of the pixels belonging to the second pixel group from the first data storage unit 101, restores the infrared region in the spectral data of the second pixel group, and the restored spectral data Is stored in the third data storage unit 123 (step S13). As described above, since the spectrum data as shown in FIG. 4 is obtained, {1 / (1−attenuation rate)} × spectral intensity is calculated for each wavelength, and after restoration as shown in FIG. Spectral data is generated.

さらに、第4画素抽出部124は、第1データ格納部101から植物種別が既知の座標のデータを読み出し、第2の画素群から植物種別が既知である座標の画素を植物種別毎に抽出すると共に、第2の画素群から、各植物種別について抽出された画素のスペクトルデータに同一又は類似するスペクトルデータを有する第2の候補画素を抽出する(ステップS15)。ステップS5と同様に、一般的に、植物種別が既知である画素の数は少ないので、これらの画素のスペクトルデータのみから基準スペクトルデータを生成するのでは精度上問題である。従って、各植物種別について、当該植物種別であることが既知である画素の復元後スペクトルデータから、各波長について平均スペクトル強度及び標準偏差を算出する。そして、全波長について、スペクトル強度が、平均スペクトル強度−標準偏差から平均スペクトル強度+標準偏差の範囲内に入る画素を、第2の画素群から第2の候補画素として抽出する。   Further, the fourth pixel extraction unit 124 reads out data of coordinates with known plant types from the first data storage unit 101, and extracts pixels of coordinates with known plant types from the second pixel group for each plant type. At the same time, a second candidate pixel having spectral data that is the same as or similar to the spectral data of the pixel extracted for each plant type is extracted from the second pixel group (step S15). As in step S5, since the number of pixels with known plant types is generally small, it is a problem in accuracy to generate reference spectrum data from only the spectrum data of these pixels. Therefore, for each plant type, the average spectral intensity and standard deviation are calculated for each wavelength from the restored spectral data of the pixels that are known to be the plant type. Then, for all wavelengths, a pixel whose spectrum intensity falls within the range of average spectrum intensity−standard deviation to average spectrum intensity + standard deviation is extracted as the second candidate pixel from the second pixel group.

そして、第2基準スペクトル生成部125は、各植物種別について、第2の候補画素のスペクトルデータから、第2の基準スペクトルを生成し、第2照合処理部126に出力する(ステップS17)。具体的には、第2の候補画素の復元後スペクトルデータから、各波長の平均スペクトル強度を算出して、第2の基準スペクトルとして採用する。   Then, the second reference spectrum generation unit 125 generates a second reference spectrum from the spectrum data of the second candidate pixel for each plant type, and outputs the second reference spectrum to the second matching processing unit 126 (step S17). Specifically, the average spectral intensity of each wavelength is calculated from the restored spectral data of the second candidate pixel and adopted as the second reference spectrum.

そして、第2照合処理部126は、各植物種別の第2の基準スペクトルを用いて、第2の画素群に含まれる各画素が、いずれの植物種別であるか又はいずれの植物種別にも該当しないかを判断する照合処理を実行し、処理結果を合成部140に出力する(ステップS19)。第2の画素群に含まれる各画素の復元後スペクトルデータと、各植物種別の第2の基準スペクトルとの類似度を所定のアルゴリズムにて算出し、算出された類似度が閾値以上か否かで、各植物種別に該当するか否かを判断する。例えば、杉、檜、松の判別を行う場合、杉についての第2の基準スペクトルとの類似度が閾値以上であるか否か、檜についての第2の基準スペクトルとの類似度が閾値以上であるか否か、松についての第2の基準スペクトルとの類似度が閾値以上であるか否かを判断する。   Then, the second matching processing unit 126 uses the second reference spectrum of each plant type, and each pixel included in the second pixel group corresponds to which plant type or any plant type. A collation process for determining whether or not to perform is executed, and the processing result is output to the synthesis unit 140 (step S19). The similarity between the restored spectrum data of each pixel included in the second pixel group and the second reference spectrum of each plant type is calculated by a predetermined algorithm, and whether the calculated similarity is equal to or greater than a threshold value Thus, it is determined whether or not each plant type is applicable. For example, when discriminating cedar, camellia, and pine, whether or not the degree of similarity between the cedar and the second reference spectrum is greater than or equal to the threshold, and the degree of similarity between the cedar and the second reference spectrum is greater than or equal to the threshold. It is determined whether or not there is a similarity between the pine and the second reference spectrum equal to or greater than a threshold value.

その後、合成部140は、第1照合処理部114による判別結果及び第2照合処理部126による判別結果をマージして、判別結果格納部150に格納する(ステップS21)。第1の画素群と第2の画素群とは異なる画素群であるから単純にマージすればよい。   Thereafter, the synthesizing unit 140 merges the determination result by the first matching processing unit 114 and the determination result by the second matching processing unit 126 and stores the result in the determination result storage unit 150 (step S21). Since the first pixel group and the second pixel group are different pixel groups, they may be simply merged.

そして、出力部160は、判別結果格納部150に格納されている判別結果を、表示装置や印刷装置、ネットワークに接続されている他のコンピュータ等に出力する(ステップS23)。例えば、植物種別で色分けした画像を生成して出力する。   Then, the output unit 160 outputs the determination result stored in the determination result storage unit 150 to a display device, a printing device, another computer connected to the network, or the like (step S23). For example, an image colored by plant type is generated and output.

[実施例]
例えば、図8に示すようなハイパースペクトル画像(第1の画像及び第2の画像)が得られたものとする。但し、人間からすると第1の画像と第2の画像は区別できないので、1つのみを示している。
[Example]
For example, it is assumed that a hyperspectral image (a first image and a second image) as shown in FIG. 8 is obtained. However, since the first image and the second image cannot be distinguished from humans, only one is shown.

このうち第1の画素群としては、図9に示すような画素群が抽出されたものとする。ここで、第1の画素群のうち杉と分かっている画素は10点のみで、上で述べたような処理を行って抽出された第1の候補画素が60点であるものとする。そうすると、60点の画素から、杉についての第1の基準スペクトルを上で述べたように生成する。また、第1の画素群のうち松と分かっている画素に基づき松についての第1の候補画素を抽出し、松についての第1の候補画素から松についての第1の基準スペクトルを生成する。さらに、第1の画素群のうち檜と分かっている画素に基づき檜についての第1の候補画素を抽出し、檜についての第1の候補画素から檜についての第1の基準スペクトルを生成する。   Among these, as the first pixel group, a pixel group as shown in FIG. 9 is extracted. Here, it is assumed that there are only 10 pixels that are known to be cedar in the first pixel group, and that 60 first candidate pixels are extracted by performing the processing described above. Then, a first reference spectrum for cedar is generated from 60 pixels as described above. In addition, a first candidate pixel for the pine is extracted based on a pixel that is known to be a pine in the first pixel group, and a first reference spectrum for the pine is generated from the first candidate pixel for the pine. Further, a first candidate pixel for 檜 is extracted based on a pixel known as 檜 in the first pixel group, and a first reference spectrum for 檜 is generated from the first candidate pixel for 檜.

このように得られた杉、松及び檜の第1の基準スペクトルと、第1の画素群に含まれる各画素のスペクトルデータとの類似度を算出し、各々について設定されている閾値と比較すると、図10のような判別結果が得られる。図10において、松と判断された領域、杉と判断された領域、檜として判断された領域の他に、白の部分が林道などのその他の領域がある。   By calculating the similarity between the first reference spectrum of cedar, pine and pine thus obtained and the spectrum data of each pixel included in the first pixel group, and comparing with the threshold value set for each. A discrimination result as shown in FIG. 10 is obtained. In FIG. 10, there are other areas such as forest roads where the white portion is in addition to the area determined to be a pine, the area determined to be a cedar, and the area determined to be a cocoon.

また、第2の画素群としては第1の画素群以外の画素群であるから、図11に示すような画素群が抽出される。ここで、第1の画素群のうち杉と分かっている画素は7点のみで、上で述べたような処理を行って抽出された第2の候補画素が70点であるものとする。そうすると、70点の画素から、杉についての第2の基準スペクトルを上で述べたように生成する。また、第2の画素群のうち松と分かっている画素に基づき松についての第2の候補画素を抽出し、松についての第2の候補画素から松についての第2の基準スペクトルを生成する。さらに、第2の画素群のうち檜と分かっている画素に基づき檜についての第2の候補画素を抽出し、檜についての第2の候補画素から檜についての第2の基準スペクトルを生成する。   Further, since the second pixel group is a pixel group other than the first pixel group, a pixel group as shown in FIG. 11 is extracted. Here, it is assumed that there are only 7 pixels that are known as cedar in the first pixel group, and there are 70 second candidate pixels extracted by performing the processing described above. Then, the second reference spectrum for the cedar is generated from the 70 pixels as described above. Further, a second candidate pixel for the pine is extracted based on a pixel known as a pine in the second pixel group, and a second reference spectrum for the pine is generated from the second candidate pixel for the pine. Further, a second candidate pixel for 檜 is extracted based on a pixel known as 檜 in the second pixel group, and a second reference spectrum for 檜 is generated from the second candidate pixel for 檜.

このように得られた杉、松及び檜の第2の基準スペクトルと、第2の画素群に含まれる各画素の復元後スペクトルデータとの類似度を算出し、各々について設定されている閾値と比較すると、図12のような判別結果が得られる。図12において、松と判断された領域、杉と判断された領域、檜として判断された領域の他に、白の部分が林道などのその他の領域である。   The similarity between the second reference spectrum of the cedar, pine and pine thus obtained and the restored spectrum data of each pixel included in the second pixel group is calculated, and the threshold value set for each When compared, a discrimination result as shown in FIG. 12 is obtained. In FIG. 12, in addition to the area determined to be a pine, the area determined to be a cedar, and the area determined to be a cocoon, the white portion is another area such as a forest road.

合成部140は、図10及び図12のような判別結果をマージして、図13のようなデータを判別結果格納部150に格納する。   The synthesizer 140 merges the determination results as shown in FIGS. 10 and 12 and stores the data as shown in FIG. 13 in the determination result storage 150.

なお、このような実施例において、杉と分かっている画素(第1の画素群に含まれる画素)についてのスペクトルデータと、杉についての第1の基準スペクトルとの類似度は、0.998となった。同様に、杉と分かっている画素(第2の画素群に含まれる画素)についての復元後スペクトルデータと、杉についての第2の基準スペクトルとの類似度は、0.998となった。このような第1及び第2の基準スペクトルを用いて、松や檜と分かっている画素との類似度を算出すると、図14に示すような結果が得られる。   In such an embodiment, the similarity between the spectrum data for pixels known as cedar (pixels included in the first pixel group) and the first reference spectrum for cedar is 0.998. became. Similarly, the similarity between the post-restoration spectrum data for pixels known as cedars (pixels included in the second pixel group) and the second reference spectrum for cedars was 0.998. When such first and second reference spectra are used to calculate the degree of similarity with pixels that are known to be pine or moth, a result as shown in FIG. 14 is obtained.

図14の結果を見ると、松も檜も類似度が低くなっているので、適切に閾値を設定することで、杉は、松と檜から区別できる。   Looking at the result of FIG. 14, since the similarity between pine and cocoon is low, cedar can be distinguished from pine and cocoon by appropriately setting a threshold value.

同様に、松と分かっている画素(第1の画素群に含まれる画素)についてのスペクトルデータと、松についての第1の基準スペクトルとの類似度は、0.981となった。同様に、松と分かっている画素(第2の画素群に含まれる画素)についての復元後スペクトルデータと、松についての第2の基準スペクトルとの類似度は、0.983となった。このような第1及び第2の基準スペクトルを用いて、杉や檜と分かっている画素との類似度を算出すると、図15に示すような結果が得られる。   Similarly, the similarity between the spectrum data for a pixel known as a pine (a pixel included in the first pixel group) and the first reference spectrum for the pine was 0.981. Similarly, the similarity between the restored spectral data for a pixel known as a pine (a pixel included in the second pixel group) and the second reference spectrum for the pine was 0.983. When such first and second reference spectra are used to calculate the degree of similarity with pixels that are known as cedars and camellias, the results shown in FIG. 15 are obtained.

図15の結果を見ると、杉も檜も類似度が低くなっているので、適切に閾値を設定することで、松は、杉と檜から区別できる。   Looking at the results in FIG. 15, since the degree of similarity is low in both cedar and cocoons, pine can be distinguished from cedar and cocoons by appropriately setting a threshold value.

さらに、檜と分かっている画素(第1の画素群に含まれる画素)についてのスペクトルデータと、檜についての第1の基準スペクトルとの類似度は、0.921となった。同様に、檜と分かっている画素(第2の画素群に含まれる画素)についての復元後スペクトルデータと、檜についての第2の基準スペクトルとの類似度は、0.930となった。杉及び松と比べて値が小さくなっているが、十分高い類似度が算出されている。このような第1及び第2の基準スペクトルを用いて、杉や松と分かっている画素との類似度を算出すると、図16に示すような結果が得られる。   Furthermore, the similarity between the spectrum data for a pixel known as 檜 (a pixel included in the first pixel group) and the first reference spectrum for 檜 was 0.921. Similarly, the similarity between the restored spectral data for the pixel known as 檜 (pixels included in the second pixel group) and the second reference spectrum for 檜 was 0.930. Although the value is smaller than that of cedar and pine, a sufficiently high similarity is calculated. When such first and second reference spectra are used to calculate the degree of similarity with pixels known to be cedar or pine, a result as shown in FIG. 16 is obtained.

図16の結果を見ると、上記の類似度よりも、杉も松も類似度が低くなっているので、適切に閾値を設定することで、檜は、杉と松から区別できる。   Looking at the result of FIG. 16, since the degree of similarity of cedar and pine is lower than the above degree of similarity, cocoons can be distinguished from cedar and pine by appropriately setting a threshold value.

[比較例]
一方、赤外領域が飽和していないスペクトルデータから杉、松及び檜の基準スペクトルを生成して、同じ調査対象地域について判別処理を行うと、図17に示すような結果が得られた。図17と図13を比較すると、図17では、杉及び檜と判別された領域が多く存在していることが分かる。
[Comparative example]
On the other hand, when cedar, pine and cocoon reference spectra were generated from spectrum data in which the infrared region was not saturated, and the discrimination process was performed for the same investigation target region, the results shown in FIG. 17 were obtained. Comparing FIG. 17 with FIG. 13, it can be seen that there are many areas determined as cedar and cypress in FIG.

この場合、杉についての基準スペクトルと、杉と分かっている画素についてのスペクトルデータとの類似度を算出すると0.958となり、松と分かっている画素についてのスペクトルデータとの類似度は0.875となり、檜と分かっている画素についてのスペクトルデータとの類似度は0.940となっている。杉と檜の類似度の差は小さくなっている。   In this case, the similarity between the reference spectrum for cedar and the spectrum data for the pixel known as cedar is 0.958, and the similarity with the spectrum data for the pixel known as pine is 0.875. Thus, the degree of similarity with the spectral data for a pixel known to be 檜 is 0.940. The difference in the degree of similarity between cedar and camellia is getting smaller.

また、松についての基準スペクトルと、松と分かっている画素についてのスペクトルデータとの類似度を算出すると0.981となり、杉と分かっている画素についてのスペクトルデータとの類似度は0.925となり、檜と分かっている画素についてのスペクトルデータとの類似度は0.930となっている。松は比較的容易に区別できる。   Further, the similarity between the reference spectrum for pine and the spectrum data for the pixel known as pine is 0.981, and the similarity with the spectrum data for the pixel known as cedar is 0.925. The similarity with the spectral data for the pixel known as 檜 is 0.930. Pines are relatively easy to distinguish.

さらに、檜についての基準スペクトルと、檜と分かっている画素についてのスペクトルデータとの類似度を算出すると0.921となり、杉と分かっている画素についてのスペクトルデータとの類似度は0.910となり、松と分かっている画素についてのスペクトルデータとの類似度は0.880となっている。杉と檜の類似度の差は非常に小さくなっている。   Further, when the similarity between the reference spectrum for 檜 and the spectrum data for the pixel known as 檜 is calculated, it becomes 0.921, and the similarity with the spectrum data for the pixel known as cedar becomes 0.910. The similarity to the spectral data for the pixel known as pine is 0.880. The difference in the degree of similarity between cedar and camellia is very small.

従って、閾値の設定が難しく、誤判別が出てしまい、図17のような結果が得られるようになる。   Accordingly, it is difficult to set the threshold value, and erroneous determination occurs, and a result as shown in FIG. 17 is obtained.

このように赤外領域の特徴を正しく反映させて基準スペクトルを生成しないと、杉と檜との区別がうまくできない。   Thus, unless the characteristics of the infrared region are correctly reflected to generate a reference spectrum, it is impossible to distinguish between cedars and straw.

以上述べたように、本実施の形態によれば、植物種別が既知の画素が少ない場合やスペクトルデータにばらつきが大きい場合でも、精度の高い基準スペクトルが生成でき、判別精度を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to generate a highly accurate reference spectrum even when there are few pixels with known plant types or when there is a large variation in spectrum data, and it is possible to improve discrimination accuracy. .

以上本技術の実施の形態を説明したが、本技術はこれに限定されるものではない。例えば、図1に示した機能ブロック図は一例であって、プログラムモジュール構成やデータ格納部構成と一致しない場合もある。処理フローについても、処理結果が変わらない限り、処理順番を入れ替えたり、並列実施するようにしても良い。   Although the embodiment of the present technology has been described above, the present technology is not limited to this. For example, the functional block diagram shown in FIG. 1 is an example, and may not match the program module configuration or the data storage unit configuration. As for the processing flow, as long as the processing result does not change, the processing order may be changed or parallel processing may be performed.

なお、上で述べた情報処理装置100は、コンピュータ装置であって、図18に示すように、メモリ2501とCPU(Central Processing Unit)2503とハードディスク・ドライブ(HDD:Hard Disk Drive)2505と表示装置2509に接続される表示制御部2507とリムーバブル・ディスク2511用のドライブ装置2513と入力装置2515とネットワークに接続するための通信制御部2517とがバス2519で接続されている。オペレーティング・システム(OS:Operating System)及び本実施例における処理を実施するためのアプリケーション・プログラムは、HDD2505に格納されており、CPU2503により実行される際にはHDD2505からメモリ2501に読み出される。CPU2503は、アプリケーション・プログラムの処理内容に応じて表示制御部2507、通信制御部2517、ドライブ装置2513を制御して、所定の動作を行わせる。また、処理途中のデータについては、主としてメモリ2501に格納されるが、HDD2505に格納されるようにしてもよい。本技術の実施例では、上で述べた処理を実施するためのアプリケーション・プログラムはコンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスク2511に格納されて頒布され、ドライブ装置2513からHDD2505にインストールされる。インターネットなどのネットワーク及び通信制御部2517を経由して、HDD2505にインストールされる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたCPU2503、メモリ2501などのハードウエアとOS及びアプリケーション・プログラムなどのプログラムとが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。   Note that the information processing apparatus 100 described above is a computer apparatus, and as shown in FIG. 18, a memory 2501, a CPU (Central Processing Unit) 2503, a hard disk drive (HDD: Hard Disk Drive) 2505, and a display device. A display control unit 2507 connected to 2509, a drive device 2513 for the removable disk 2511, an input device 2515, and a communication control unit 2517 for connecting to a network are connected by a bus 2519. An operating system (OS) and an application program for executing the processing in this embodiment are stored in the HDD 2505, and are read from the HDD 2505 to the memory 2501 when executed by the CPU 2503. The CPU 2503 controls the display control unit 2507, the communication control unit 2517, and the drive device 2513 according to the processing content of the application program, and performs a predetermined operation. Further, data in the middle of processing is mainly stored in the memory 2501, but may be stored in the HDD 2505. In an embodiment of the present technology, an application program for performing the above-described processing is stored in a computer-readable removable disk 2511 and distributed, and installed from the drive device 2513 to the HDD 2505. In some cases, the HDD 2505 may be installed via a network such as the Internet and the communication control unit 2517. Such a computer apparatus realizes various functions as described above by organically cooperating hardware such as the CPU 2503 and the memory 2501 described above and programs such as the OS and application programs. .

以上述べた本実施の形態をまとめると以下のようになる。   The above-described embodiment can be summarized as follows.

本実施の形態に係る情報処理方法は、(A)データ格納部に格納されており、植物種別の調査対象地域を撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第1の画像から、スペクトルデータにおけるスペクトル強度が飽和していない第1の画素を抽出し、(B)第1の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似するスペクトルデータを有する第2の画素を抽出し、(C)第2の画素のスペクトルデータから第1の基準スペクトルデータを生成し、(D)第1の画素について、第1の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行い、(E)データ格納部に格納されており、植物種別の調査対象地域を赤外領域を減光させた上で撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第2の画像から、第1の画素以外の第3の画素を抽出し、(F)第3の画素のスペクトルデータに対して赤外領域を復元する処理を実施し、(G)第3の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似する、上記復元する処理後のスペクトルデータを有する画素である第4の画素を抽出し、第4の画素の上記復元する処理後のスペクトルデータから第2の基準スペクトルデータを生成し、(H)第3の画素について、第2の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行う処理を含む。   The information processing method according to the present embodiment is (A) stored in the data storage unit, and is obtained by photographing the survey target area of the plant type, and from the first image including the spectrum data for each pixel, A first pixel in which spectral intensity is not saturated in the spectral data is extracted, and (B) a second pixel having spectral data that is the same as or similar to a pixel corresponding to a position whose plant type is known from the first pixel. (C) generating first reference spectrum data from the spectrum data of the second pixel, (D) determining the plant type for the first pixel based on the first reference spectrum data, ( E) a second data stored in the data storage unit, obtained by taking an image of an investigation target area of a plant type after dimming an infrared region, and including spectral data for each pixel A third pixel other than the first pixel is extracted from the image, (F) a process of restoring the infrared region is performed on the spectral data of the third pixel, and (G) from the third pixel, A fourth pixel that is the same or similar to a pixel corresponding to a known position of the plant type and that has the processed spectral data to be restored is extracted, and the restored spectral data of the fourth pixel is restored. The second reference spectrum data is generated from (H), and (H) includes a process of determining the plant type for the third pixel based on the second reference spectrum data.

このように赤外領域においてスペクトル強度が飽和するような状況においても、赤外領域の特性を適正に評価して基準スペクトルが生成されるようになり、精度良く植物種別を判別することができるようになる。   Thus, even in a situation where the spectrum intensity is saturated in the infrared region, the reference spectrum is generated by appropriately evaluating the characteristics of the infrared region so that the plant type can be accurately identified. become.

なお、上で述べた第2の画素を抽出する処理が、(b1)植物種別が既知の位置に対応する画素のスペクトルデータの平均から標準偏差の幅に含まれるスペクトルデータを有する画素を抽出する処理を含むようにしても良い。このようにすれば、植物種別が既知の位置に対応する画素の数が少ない場合にも、第1の基準スペクトルを生成するために用いられる第2の画素を適切に抽出できるようになる。   In addition, the process which extracts the 2nd pixel described above extracts the pixel which has the spectral data contained in the width | variety of a standard deviation from the average of the spectral data of the pixel (b1) corresponding to the position where a plant classification is known. Processing may be included. In this way, it is possible to appropriately extract the second pixel used to generate the first reference spectrum even when the number of pixels corresponding to the position where the plant type is known is small.

また、上で述べた第4の画素を抽出する処理が、(g1)植物種別が既知の位置に対応する画素の上記復元する処理後のスペクトルデータの平均から標準偏差の幅に含まれる、上記復元する処理後のスペクトルデータを有する画素を抽出する処理を含むようにしても良い。このようにすれば、第2の画素と同様に、植物種別が既知の位置に対応する画素の数が少ない場合にも、第2の基準スペクトルを生成するために用いられる第4の画素を適切に抽出できるようになる。   In addition, the process of extracting the fourth pixel described above includes (g1) the standard deviation width from the average of the restored spectrum data of the pixel corresponding to the position where the plant type is known. You may make it include the process which extracts the pixel which has the spectrum data after the process to decompress | restore. In this way, similarly to the second pixel, the fourth pixel used to generate the second reference spectrum is appropriately selected even when the number of pixels corresponding to the position where the plant type is known is small. Can be extracted.

さらに、上で述べた復元する処理が、(f1)1から減光された割合を差し引いた値の逆数を、赤外領域における各波長の強度に乗ずる処理を含むようにしても良い。これによって適切にスペクトルデータを復元できるようになる。   Further, the restoration process described above may include a process of multiplying the reciprocal of the value obtained by subtracting the dimming rate from (f1) 1 and multiplying the intensity of each wavelength in the infrared region. This makes it possible to properly restore the spectrum data.

なお、上記情報処理方法をコンピュータに行わせるためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、CD−ROM、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。   Note that a program for causing a computer to perform the information processing method can be created. The program can be a computer-readable storage medium such as a flexible disk, a CD-ROM, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or a hard disk. It is stored in a storage device. The intermediate processing result is temporarily stored in a storage device such as a main memory.

以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。   The following supplementary notes are further disclosed with respect to the embodiments including the above examples.

(付記1)
データ格納部に格納されており、植物種別の調査対象地域を撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第1の画像から、スペクトルデータにおけるスペクトル強度が飽和していない第1の画素を抽出し、
前記第1の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似するスペクトルデータを有する第2の画素を抽出し、
前記第2の画素のスペクトルデータから第1の基準スペクトルデータを生成し、
前記第1の画素について、前記第1の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行い、
前記データ格納部に格納されており、前記植物種別の調査対象地域を赤外領域を減光させた上で撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第2の画像から、前記第1の画素以外の第3の画素を抽出し、
前記第3の画素のスペクトルデータに対して前記赤外領域を復元する処理を実施し、
前記第3の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似する、前記復元する処理後のスペクトルデータを有する画素である第4の画素を抽出し、
前記第4の画素の前記復元する処理後のスペクトルデータから第2の基準スペクトルデータを生成し、
前記第3の画素について、前記第2の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行う
処理を、コンピュータにより実行させるためのプログラム。
(Appendix 1)
A first pixel that is stored in the data storage unit and is obtained by photographing the survey target area of the plant type and includes spectral data for each pixel, and the spectral intensity in the spectral data is not saturated. Extract
From the first pixel, a second pixel having spectral data that is the same as or similar to a pixel corresponding to a position where the plant type is known is extracted;
Generating first reference spectral data from spectral data of the second pixel;
For the first pixel, a plant type is determined based on the first reference spectrum data,
From the second image, which is stored in the data storage unit, obtained by photographing the investigation target area of the plant type after dimming the infrared region, and including spectral data for each pixel, Extract a third pixel other than one pixel,
Performing a process of restoring the infrared region on the spectral data of the third pixel;
From the third pixel, extract a fourth pixel that is the same as or similar to a pixel corresponding to a position where the plant type is known and that has the processed spectrum data to be restored,
Generating second reference spectrum data from the restored spectrum data of the fourth pixel,
A program for causing a computer to execute a process of determining a plant type for the third pixel based on the second reference spectrum data.

(付記2)
前記第2の画素を抽出する処理が、
前記植物種別が既知の位置に対応する画素のスペクトルデータの平均から標準偏差の幅に含まれるスペクトルデータを有する画素を抽出する
処理を含む付記1記載のプログラム。
(Appendix 2)
The process of extracting the second pixel includes
The program according to appendix 1, including a process of extracting a pixel having spectral data included in a standard deviation range from an average of spectral data of pixels corresponding to positions where the plant type is known.

(付記3)
前記第4の画素を抽出する処理が、
前記植物種別が既知の位置に対応する画素の前記復元する処理後のスペクトルデータの平均から標準偏差の幅に含まれる、前記復元する処理後のスペクトルデータを有する画素を抽出する
処理を含む付記1又は2記載のプログラム。
(Appendix 3)
The process of extracting the fourth pixel includes
Supplementary note 1 including a process of extracting a pixel having the spectrum data after the restoration that is included in a standard deviation width from an average of the spectrum data after the restoration of the pixel corresponding to the position where the plant type is known Or the program according to 2.

(付記4)
前記復元する処理が、
1から減光された割合を差し引いた値の逆数を、前記赤外領域における各波長の強度に乗ずる
処理を含む付記1乃至3のいずれか1つ記載のプログラム。
(Appendix 4)
The process to restore is
The program according to any one of appendices 1 to 3, including a process of multiplying a reciprocal of a value obtained by subtracting a dimming ratio from 1 to an intensity of each wavelength in the infrared region.

(付記5)
データ格納部に格納されており、植物種別の調査対象地域を撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第1の画像から、スペクトルデータにおけるスペクトル強度が飽和していない第1の画素を抽出し、前記第1の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似するスペクトルデータを有する第2の画素を抽出し、前記第2の画素のスペクトルデータから第1の基準スペクトルデータを生成し、前記第1の画素について、前記第1の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行う第1の判定処理部と、
前記データ格納部に格納されており、前記植物種別の調査対象地域を赤外領域を減光させた上で撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第2の画像から、前記第1の画素以外の第3の画素を抽出し、前記第3の画素のスペクトルデータに対して前記赤外領域を復元する処理を実施し、前記第3の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似する、前記復元する処理後のスペクトルデータを有する画素である第4の画素を抽出し、前記第4の画素の前記復元する処理後のスペクトルデータから第2の基準スペクトルデータを生成し、前記第3の画素について、前記第2の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行う第2の判定処理部と、
を有する情報処理装置。
(Appendix 5)
A first pixel that is stored in the data storage unit and is obtained by photographing the survey target area of the plant type and includes spectral data for each pixel, and the spectral intensity in the spectral data is not saturated. And extracting a second pixel having spectral data that is the same as or similar to a pixel corresponding to a position whose plant type is known from the first pixel, and extracting the first pixel from the spectral data of the second pixel. A first determination processing unit that generates reference spectrum data and determines a plant type for the first pixel based on the first reference spectrum data;
From the second image, which is stored in the data storage unit, obtained by photographing the investigation target area of the plant type after dimming the infrared region, and including spectral data for each pixel, A third pixel other than the first pixel is extracted, the infrared data is restored to the spectral data of the third pixel, and the plant type is located at a known position from the third pixel. A fourth pixel that is the same as or similar to the corresponding pixel and has the processed spectral data to be restored is extracted, and a second reference spectrum is extracted from the restored spectral data of the fourth pixel. A second determination processing unit that generates data and determines a plant type for the third pixel based on the second reference spectrum data;
An information processing apparatus.

101 第1データ格納部
110 第1判定部
111 第1画素抽出部
112 第2画素抽出部
113 第1基準スペクトル生成部
114 第1照合処理部
120 第2判定部
121 第3画素抽出部
122 復元処理部
123 第3データ格納部
124 第4画素抽出部
125 第2基準スペクトル生成部
126 第2照合処理部
130 第2データ格納部
140 合成部
150 判別結果格納部
160 出力部
101 1st data storage part 110 1st determination part 111 1st pixel extraction part 112 2nd pixel extraction part 113 1st reference spectrum generation part 114 1st collation process part 120 2nd determination part 121 3rd pixel extraction part 122 Restoration process Unit 123 third data storage unit 124 fourth pixel extraction unit 125 second reference spectrum generation unit 126 second collation processing unit 130 second data storage unit 140 synthesis unit 150 discrimination result storage unit 160 output unit

Claims (5)

データ格納部に格納されており、植物種別の調査対象地域を撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第1の画像から、スペクトルデータにおける強度が飽和していない第1の画素を抽出し、
前記第1の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似するスペクトルデータを有する第2の画素を抽出し、
前記第2の画素のスペクトルデータから第1の基準スペクトルデータを生成し、
前記第1の画素について、前記第1の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行い、
前記データ格納部に格納されており、前記植物種別の調査対象地域を赤外領域を減光させた上で撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第2の画像から、前記第1の画素以外の第3の画素を抽出し、
前記第3の画素のスペクトルデータに対して前記赤外領域を復元する処理を実施し、
前記第3の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似する、前記復元する処理後のスペクトルデータを有する画素である第4の画素を抽出し、
前記第4の画素の前記復元する処理後のスペクトルデータから第2の基準スペクトルデータを生成し、
前記第3の画素について、前記第2の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行う
処理を、コンピュータにより実行させるためのプログラム。
From the first image that is stored in the data storage unit and obtained by photographing the survey target area of the plant type and includes the spectrum data for each pixel, the first pixel whose intensity in the spectrum data is not saturated is obtained. Extract and
From the first pixel, a second pixel having spectral data that is the same as or similar to a pixel corresponding to a position where the plant type is known is extracted;
Generating first reference spectral data from spectral data of the second pixel;
For the first pixel, a plant type is determined based on the first reference spectrum data,
From the second image, which is stored in the data storage unit, obtained by photographing the investigation target area of the plant type after dimming the infrared region, and including spectral data for each pixel, Extract a third pixel other than one pixel,
Performing a process of restoring the infrared region on the spectral data of the third pixel;
From the third pixel, extract a fourth pixel that is the same as or similar to a pixel corresponding to a position where the plant type is known and that has the processed spectrum data to be restored,
Generating second reference spectrum data from the restored spectrum data of the fourth pixel,
A program for causing a computer to execute a process of determining a plant type for the third pixel based on the second reference spectrum data.
前記第2の画素を抽出する処理が、
前記植物種別が既知の位置に対応する画素のスペクトルデータの平均から標準偏差の幅に含まれるスペクトルデータを有する画素を抽出する
処理を含む請求項1記載のプログラム。
The process of extracting the second pixel includes
The program according to claim 1, further comprising: extracting pixels having spectral data included in a standard deviation range from an average of spectral data of pixels corresponding to positions where the plant type is known.
前記第4の画素を抽出する処理が、
前記植物種別が既知の位置に対応する画素の前記復元する処理後のスペクトルデータの平均から標準偏差の幅に含まれる、前記復元する処理後のスペクトルデータを有する画素を抽出する
処理を含む請求項1又は2記載のプログラム。
The process of extracting the fourth pixel includes
The process of extracting the pixel which has the spectrum data after the said process which is contained in the width | variety of a standard deviation from the average of the spectrum data after the said process which restore | restores the pixel corresponding to the said plant type known position, The process is included. The program according to 1 or 2.
前記復元する処理が、
1から減光された割合を差し引いた値の逆数を、前記赤外領域における各波長の強度に乗ずる
処理を含む請求項1乃至3のいずれか1つ記載のプログラム。
The process to restore is
The program according to any one of claims 1 to 3, including a process of multiplying an inverse of a value obtained by subtracting a dimming ratio from 1 to an intensity of each wavelength in the infrared region.
データ格納部に格納されており、植物種別の調査対象地域を撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第1の画像から、スペクトルデータにおける強度が飽和していない第1の画素を抽出し、前記第1の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似するスペクトルデータを有する第2の画素を抽出し、前記第2の画素のスペクトルデータから第1の基準スペクトルデータを生成し、前記第1の画素について、前記第1の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行う第1の判定処理部と、
前記データ格納部に格納されており、前記植物種別の調査対象地域を赤外領域を減光させた上で撮影することで得られ且つ各画素についてスペクトルデータを含む第2の画像から、前記第1の画素以外の第3の画素を抽出し、前記第3の画素のスペクトルデータに対して前記赤外領域を復元する処理を実施し、前記第3の画素から、植物種別が既知の位置に対応する画素と同一又は類似する、前記復元する処理後のスペクトルデータを有する画素である第4の画素を抽出し、前記第4の画素の前記復元する処理後のスペクトルデータから第2の基準スペクトルデータを生成し、前記第3の画素について、前記第2の基準スペクトルデータに基づき植物種別の判定を行う第2の判定処理部と、
を有する情報処理装置。
From the first image that is stored in the data storage unit and obtained by photographing the survey target area of the plant type and includes the spectrum data for each pixel, the first pixel whose intensity in the spectrum data is not saturated is obtained. Extracting, extracting from the first pixel a second pixel having spectral data that is the same as or similar to a pixel corresponding to a position whose plant type is known, and from the spectral data of the second pixel, a first reference A first determination processing unit configured to generate spectrum data and determine a plant type based on the first reference spectrum data for the first pixel;
From the second image, which is stored in the data storage unit, obtained by photographing the investigation target area of the plant type after dimming the infrared region, and including spectral data for each pixel, A third pixel other than the first pixel is extracted, the infrared data is restored to the spectral data of the third pixel, and the plant type is located at a known position from the third pixel. A fourth pixel that is the same as or similar to the corresponding pixel and has the processed spectral data to be restored is extracted, and a second reference spectrum is extracted from the restored spectral data of the fourth pixel. A second determination processing unit that generates data and determines a plant type for the third pixel based on the second reference spectrum data;
An information processing apparatus.
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