JP2017042133A - 植物生長速度算出システム、及び植物生長速度算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】植物の生長速度を正確に計測することができる植物生長速度算出システム、及び植物生長速度算出方法を提供する。【解決手段】カメラによって取得した植物の画像を参照し、植物の細胞成熟部域における任意の箇所に設定された基準点Ｂ１の位置を、細胞成熟部域の伸長の程度に応じて更新しながら、各測定時における、更新された基準点Ｂ２から植物の茎頂部付近の任意の点までの距離を算出し、当該距離と各測定時間の時間差を用いて植物の生長速度を算出する。【選択図】図３

Description

本発明は、作物（植物）の生長速度を算出する、植物生長速度算出システム、及び植物生長速度算出方法に関する。

近年、作物を植物工場内で栽培することが盛んになってきている。植物工場内での作物栽培では、作物の形状、性質を画像によってモニタすることが行われる。このようなカメラやセンサによって作物をモニタリングする際、例えば特許文献１では、植物の苗の近くにマークを固定して植物の計測の基準点としている。また、特許文献１では、植物の生育過程に影響を及ぼすことがなければ当該マークを直接植物に取り付けることも可能であることが述べられている。

特開２００３−５０９９６号公報

しかしながら、マークを植物の近く、或いは植物内の固定した位置に設定すると、植物の茎の変形や移動により固定されたマークからの前回の生長点位置が変わる可能性がある。このように生長点の位置が変わってしまうと正確に植物の生長速度を計測することができないという課題がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、植物の生長速度を正確に計測することができる技術を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は、カメラによって取得した植物の画像を参照し、植物の細胞成熟部域における任意の箇所に設定された基準点の位置を、細胞成熟部域の伸長の程度に応じて更新しながら、各測定時における、更新された基準点から植物の茎頂部付近の任意の点までの距離を算出し、当該距離と各測定時間の時間差を用いて植物の生長速度を算出することを提供する。

本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本発明の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。

本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本発明の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。

本発明によれば、植物生長による茎伸長あるいは茎移動があった場合においても正確に植物の形状を計測することができる。

本発明による作物形状計測システム（植物生長速度算出システムとも呼ぶ）のの使用状況を含むシステム概要を説明するための図である。 本発明の実施形態による作物形状計測システム１００のハードウェア概略構成例を示す図である。 作物形状計測システム１００において実行される作物の生長速度算出処理の概要を説明するための図である。 本発明の実施形態の作物形状計測システム１００において実行される生長速度算出処理を説明するためのフローチャートである。 基準点の明示の方法１について説明するための図である。 基準点の明示の方法２について説明するための図である。 監視ロボット１０の加工装置３０が作物に切り込みを刻む様子を示す図である。 基準点を明示する方法３を説明するための図である。 基準点の設定方法の変形例について説明するための図である。 作物が生長過程において直線的に生長しない場合の作物の長さの算出方法を説明するための図である。

植物の生長速度の継続的な計測は、植物の状態の把握、生育の予測、生育環境の制御をするために必須の作業である。従来、生長速度の計測では、地面、床面、栽培棚、支柱、梁などの作物工場（植物工場）設備、あるいは植物の特定の部位に設置したマーカーを原点として茎頂までの長さが測定されてきた。この構成だと植物が生長して茎頂と固定されたマーカーの距離が拡大すると作物計測用のカメラの撮影フレームに茎頂とマーカーを収めることが難しくなる。一方、焦点距離を短くして撮影倍率を下げることによって１フレーム内に収めることは可能であるが、解像度が落ちること、球面収差の影響を受けることによって測定の精度が損なわれる。また、生長速度を計るには異なる日付で２回の測定をしてその測定値の差をとることで生長速度を求めるが、マーカーと茎頂の距離が長くなることにより、２回の測定の間に生ずる茎の変形のために実質的な生長量の計測が困難になる。さらに、施設内で栽培されるトマトなどでは、作業性の向上や日射量の向上のためにワイヤによる茎の誘引作業が実施される場合がある。誘引がなされると、固定されたマーカーを原点とした計測ができなくなる。

本発明の実施形態は、これらの課題を解決するために植物生長による茎頂とマーカー間の距離の拡大の影響、２回の測定の間に生ずる茎変形の影響、及び誘引作業による茎位置の変化の影響を受けない計測を可能にするものである。このため、本実施形態では、植物には細胞分裂部域、細胞生長部域、細胞成熟部域があることに着目した。具体的には、一例として、茎にそった縦方向の生長速度が無視できる細胞成熟部域に第１の基準点Ｂ１を設ける。そして、第１の基準点Ｂ１から茎頂（植物先端周辺の所定の箇所）までの長さを測定する。また、一例として、測定時から植物の生長に伴って新たに形成された細胞成熟部域内に第２の基準点Ｂ２を設け、第２の基準点Ｂ２から茎頂までの距離を測定することで植物の生長速度を計測する。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。

本実施形態では、当業者が本発明を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本発明の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

更に、本発明の実施形態は、後述されるように、汎用コンピュータ上で稼動するソフトウェアで実装しても良いし専用ハードウェア又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実装しても良い。

以下では「プログラム」としての各処理部（基準点決定部や生長速度算出部）を主語（動作主体）として本発明の実施形態における各処理について説明を行うが、プログラムはプロセッサによって実行されることで定められた処理をメモリ及び通信ポート（通信制御装置）を用いながら行うため、プロセッサ（ＣＰＵ）を主語とした説明としてもよい。

＜システム概要＞
図１は、本発明による作物形状計測システム（植物生長速度算出システムとも呼ぶ）のの使用状況を含むシステム概要を説明するための図である。図１Ａは作物形状計測システムを使用する圃場を上から見た上面図であり、図１Ｂは当該圃場を側面から見た側面図である。

監視ロボット１０と制御コンピュータ２０とを含む作物形状計測システム１００は、作物（植物）工場１において使用される。作物工場１には、作物３が植えられた作物栽培台２、監視ロボット１０が取り付けられたポール（ワイヤであっても良い）４であって、それに沿ってＸ方向に監視ロボット１０を移動可能にするポール４、ポール４をＹ方向とＺ方向にそれぞれ移動可能にするレール群５、及びポール４とレール群５とを接続するためのジョイント部６が設けられている。

監視ロボット１０には、作物に切り込みを入れたり、色素を噴霧したりするための加工装置３０、及び作物の画像（映像）を撮影するためのカメラ（画像センサ）４０が取り付けられている。

作物の監視をする場合、まず、ポール４は作物を撮影するのに適する高さ（Ｚ方向の位置決め）、かつ作物と作物の間に（Ｙ方向の位置決め）来るように位置決めされる。監視ロボット１０の高さが適切でないと後述の基準点を決定するための画像を取得することができないからである。そして、監視ロボット１０は、位置決めされたポール４に沿ってＸ方向に所定の速度（撮影対象の列の作物の全株を撮影できる速度）で移動し、カメラ４０で作物を撮影し、取得した画像を例えばメモリ（図２参照）に蓄積する。一列の撮影が完了すると、次の対象の列に移動し、同様にポール４の位置決めがなされ、監視ロボット１０のポール４に沿った移動、及びカメラ４０による撮影が繰り返される。以上のような撮影が所定時間間隔（一例として、１日に１回、或いは６時間毎に１回）で実行される。

取得され、蓄積された画像は、制御コンピュータ２０に送られ、そこで解析されて作物の生長速度が算出される。

＜ハードウェア構成＞
図２は、本発明の実施形態による作物形状計測システム１００のハードウェア概略構成例を示す図である。

作物形状計測システム１００は、加工装置３０及びカメラ４０が取り付けられた監視ロボット１０と、監視ロボット１０を制御し、作物の生長速度を算出する制御コンピュータ２０と、を有している。図２では、監視ロボット１０と制御コンピュータ２０は有線で接続されるように表現されているが、無線（例えば無線ＬＡＮ）を介して接続されるようにしても良い。

監視ロボット１０は、例えば、制御コンピュータ２０から供給される指示に応答して加工装置３０及びカメラ４０の動作を制御する制御装置１０１と、カメラ４０によって撮影された画像を蓄積するためのメモリ１０２と、制御コンピュータ２０と通信してデータ、指示、及び情報を送受信するための通信装置１０３と、監視ロボット１０をポール４に沿って移動させるための駆動装置１０４と、を備えている。

制御コンピュータ２０は、通常のコンピュータによって構成され、例えば、データや指示を入力するための入力装置２０１と、各種プログラムや情報を格納するメモリ２０２と、メモリ２０２から各種プログラムや情報を読み込み、当該プログラムを実行するＣＰＵ（プロセッサ）２０３と、処理結果（例えば、算出した成長速度データ）を出力するための出力装置２０４と、処理結果を蓄積記憶するための記憶装置２０５と、監視ロボット１０と通信してデータ、指示、及び情報を送受信するための通信装置２０６と、を備えている。入力装置２０１は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、ＵＳＢメモリやメモリカード等の携帯型メモリからデータを読み取る読取装置等が該当する。メモリ２０２は、それぞれプログラムとして、監視ロボット１０の動作を制御するロボット制御部２０２１と、上述の作物の基準点を判別・決定する基準点決定部２０２２と、決定した基準点から作物先端（先端周辺の所定の箇所）までの長さに基づいて作物の生長速度を算出する生長速度算出部２０２３と、を格納する。出力装置２０４は、例えば、ディスプレイやプリンタ等が該当する。記憶装置２０５は、例えば、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等が該当する。

＜生長速度算出の概要＞
図３は、作物形状計測システム１００において実行される作物の生長速度算出処理の概要を説明するための図である。

（i）まず、第１の測定時（ｄａｙ_１）から第２の測定時（ｄａｙ_２）までの期間における生長速度ＧＲ２の求め方について説明する。

植物には細胞分裂部域、細胞生長部域、細胞成熟部域があり、細胞成熟部域の茎の長さ方向にそった生長は細胞分裂部域、細胞生長部域の生長に比べて十分に小さい。そこで、測定の基準となる第１の基準点Ｂ１を、茎にそった縦方向の生長速度が無視できる細胞成熟部域Ｐ１に設ける。なお、基準点の設定の方法については後述する。

そして、第１の測定時（ｄａｙ_１）に第１の基準点Ｂ１から茎頂までの長さＬ１２を測定し、第２の測定時（ｄａｙ_２）に基準点Ｂ１から茎頂までの長さＬ２２を測定する。さらに、測定時ｄａｙ_１からｄａｙ_２までの期間の生長量ΔＬ２（＝Ｌ２２−Ｌ１２）を求め、生長速度ＧＲ２（＝ΔＬ２／（ｄａｙ_２−ｄａｙ_１））とする。

（ii）次に、第２の測定時（ｄａｙ_２）から第３の測定時（ｄａｙ_３）までの期間における生長速度ＧＲ３の求め方について説明する。

ｄａｙ_１からｄａｙ_２までの期間に新たに形成された細胞成熟部域内Ｐ１ａに第２の基準点Ｂ２を設ける（生長速度算出に用いる基準点を更新する）。そして、第２の測定時（ｄａｙ_２）に第２の基準点Ｂ２から茎頂までの距離Ｌ２３を測定し、第３の測定時（ｄａｙ_３）に基準点Ｂ２から茎頂までの長さＬ３３を測定する。さらに、測定時ｄａｙ_２からｄａｙ_３までの期間の生長量ΔＬ３（＝Ｌ３３−Ｌ２３）を求めて生長速度ＧＲ３（＝ΔＬ３／（ｄａｙ_３−ｄａｙ_２））とする。

ここでは、ｄａｙ_１−ｄａｙ_２間の生長速度の算出に基準点Ｂ１を用い、ｄａｙ_２−ｄａｙ_３間の生長速度の算出に基準点Ｂ２を用いたが、必ずしも測定時期が変わるごとに基準点を変える必要はない。ｄａｙ_１−ｄａｙ_３の期間において基準点Ｂ１と茎頂部の位置関係が大きく変化するようなこと（例えば、誘引による大きな茎移動）がなく、カメラ４０の画像センサの画角が大きく変化するような大きな作物生長がなければ、ｄａｙ_１−ｄａｙ_２−ｄａｙ_３の生長量の算出について基準点Ｂ１を使ってもよい。

以上のように生育に応じて細胞成熟部域の範囲内で基準点を移動させることにより、栽培上の都合によって茎が移動させられたりしても注目する期間における植物の生長量を高精度で計測することが可能になる。

＜基準点設定の方法＞
基準点を設定するには、まず作物の細胞成熟部域を特定する必要がある。通常の作物では、先端から所定距離（例えば１ｍ）下の茎部分であれば細胞成熟部域である。よって、作物の先端から所定距離下の部分以下に基準点を設定することができる（方法１）。

一方、作物が上記所定距離以上にまで育っていない場合やそもそも作物自体が当該所定距離以上にならない種類である場合もある。この場合、上記方法１によっては細胞成熟部域を特定することができない。このような事態に対処するため、複数回の測定時（数日間に亘って）カメラ４０によって撮影して蓄積された作物の画像を用いて細胞成熟部域を特定する方法（方法２）もある。つまり、例えば、第１の測定時（例：ｄａｙ_１）〜第ｋの測定時（例：ｄａｙ_ｋ， ｋ＝２，３，・・・・）における各作物の撮影画像を参照し、各作物の任意の複数の部位（一例として地面からｍ番目からｎ（ｎ≧ｍ）番目までの葉と茎や枝の形状）の画像を比較照合して高さの変化の有無を検出する。高さの変化が無いか、或いは変化が所定範囲内であればその部位は細胞成熟部域であると判断することができる。そして、細胞成熟部域であると判断された部位より下の任意の箇所に基準点を設定することが可能となる。例えば、細胞成熟部域（例えば、図３の破線で示した部域とする）における任意の植物組織の一部例えば枝や葉の形状を記録してこれをマーカーとする手段を用いることができる。次の測定時には記録された植物組織と、現状の植物形状を照合することにより基準点の位置を決めることができる。

さらに、例えば、記憶装置２０５内に細胞成熟部域の茎の太さや茎の色の情報を格納しておき、取得した画像と記憶装置２０５に格納されている細胞成熟部域の情報とを比較することにより、細胞成熟部域を特定しても良い（方法３）。

＜生長速度算出の内容＞
図４は、本発明の実施形態の作物形状計測システム１００において実行される生長速度算出処理を説明するためのフローチャートである。

（i）ステップ１０１
制御コンピュータ２０のロボット制御部２０２１（実際には、ＣＰＵ２０３がプログラム「ロボット制御部２０２１」をメモリ２０２から読み出して実行）は、定期的に監視ロボット１０に対して各作物の画像撮影を指示する。より具体的には、ロボット制御部２０２１は、作物栽培台２に植えられた作物の１列目から順に最終列まで監視ロボット１０が作物を順次撮影することができるように、ポール４の位置、及び監視ロボット１０の移動速度の情報を監視ロボット１０に対して送信する。

監視ロボット１０の制御装置１０１は、制御コンピュータ２０から送信されてきた指示や情報を受け取り、適切に各作物を撮影できるようにポール４を位置決めし、駆動装置１０４を駆動させ、ポール４に沿って監視ロボット１０を移動させる。監視ロボット１０は、ポール４を移動している間にカメラ４０を用いて各作物の画像を取得し、メモリ１０２に蓄積する。取得した画像は、複数回の測定時に亘ってメモリ１０２に蓄積される。なお、所定量（基準点の決定や生長速度の算出に十分な量）の画像を蓄積する必要があるため、測定回数（撮影回数）は生長速度算出回数よりも必然的に多くなる。

（ii）ステップ１０２
ロボット制御部２０２１は、予め決められたタイミング（一例として予め決められた生長速度算出のタイミング）で、或いはユーザによって入力された指示のタイミングで、監視ロボット１０から蓄積された所定量の作物画像を読み込み、例えば記憶装置２０５に格納する。

（iii）ステップ１０３及びステップ１０７
基準点決定部２０２２及び生長速度算出部２０２３は、各測定間の作物の生長速度を算出するため、ステップ１０４からステップ１０６の処理を「測定（撮影）回数−１」回分繰り返す。

（iv）ステップ１０４
基準点決定部２０２２は、各測定時の作物の画像同士を照合し、作物中で高さに変化が無い（或いは変化が所定範囲内の）部位を検出し、その部位及びそれより下の部分を細胞成熟部域に特定する。そして、基準点決定部２０２２は、当該特定された細胞成熟部域においてマーキングとして適当な形状を有する部位を基準点として決定し、当該基準点に相当する部位の画像をメモリ２０２、或いは記憶装置２０５に格納する。

また、基準点決定部２０２２は、必要に応じて一旦設定した基準点を更新する。つまり、例えば、第ｋの測定時（ｄａｙ_ｋ）と第ｋ＋１の測定時（ｄａｙ_ｋ＋１）の間の生長速度を算出する際に基準点Ｂｋを設定したとしても、第ｋ＋１の測定時（ｄａｙ_ｋ＋１）と第ｋ＋２の測定時（ｄａｙ_ｋ＋２）の間に新たに細胞成熟部域が形成されたときには、基準点Ｂｋとは別の基準点Ｂｋ＋１が設定される。更新された基準点の部位の画像もメモリ２０２或いは記憶装置２０５に格納される。ただし、新たに形成された細胞成熟部域の長さがそれ程長くない場合、或いはカメラ４０の撮影に影響を与えない場合（例えば、画角内に作物全体が含まれる）には、細胞成熟部域が新たに形成されていたとしても基準点を更新する必要はない。

（v）ステップ１０５
生長速度算出部２０２３は、各測定時において、ステップ１０４で決定した作物の基準点Ｂｋと当該作物の先端周辺の任意の箇所（一例として、先端の葉の根元）との距離（以下、測定距離という）を算出する。ステップ１０４で説明したように、基準点が更新された場合には、更新される前の基準点Ｂｋ及び更新された基準点Ｂｋ＋１と作物の先端周辺の任意の箇所との距離がそれぞれ算出されることになる。例えば、図３におけるＬ２２とＬ２３であり、Ｌ２２はｄａｙ_１−２間の生長速度を算出するのに用いられ、Ｌ２３はｄａｙ_２−３間の生長速度を算出するのに用いられる。

（vi）ステップ１０６
生長速度算出部２０２３は、連続する２つの測定時（例えば、ｄａｙ_１とｄａｙ_２、ｄａｙ_２とｄａｙ_３）の測定距離の差分と測定時間差を求め、生長速度を算出する。例えば、上述のように、ｄａｙ_１とｄａｙ_２との間の生長速度は、基準点Ｂ１を用いて（Ｌ２２−Ｌ１２）／（ｄａｙ_２−ｄａｙ_１）で求められ、ｄａｙ_２とｄａｙ_３との間の生長速度は、基準点Ｂ２を用いて（Ｌ３３−Ｌ２３）／（ｄａｙ_３−ｄａｙ_２）で求められる。ただし、基準点Ｂ１を用いても支障がない場合には、ｄａｙ_２とｄａｙ_３との間の生長速度を、基準点Ｂ１を用いて（Ｌ３１−Ｌ２２）／（ｄａｙ_３−ｄａｙ_２）で求めても良い。

＜基準点の明示の方法について＞
（i）方法１
図５は、基準点の明示の方法１について説明するための図である。上述の例では、基準点を作物中の特徴ある形状に着目して設定したが、細胞成熟部域が特定された後にユーザがマーカーを作物に取り付けても良い。

例えば、基準点Ｂ１ａとしてマーカーＭ２１を茎にそった縦方向の生長速度が無視できる細胞成熟部域Ｐ１に設ける。この場合、第１の測定時（ｄａｙ_１）に前記第１の基準点Ｂ１ａ（マーカーＭ２１）から茎頂までの長さＬ１２を測定する。また、第２の測定時（ｄａｙ_２）に基準点Ｂ１ａから茎頂までの長さＬ２２を測定する。そして、測定時ｄａｙ_１からｄａｙ＿２までの期間の生長量ΔＬ２（＝Ｌ２２−Ｌ１２）を求めて生長速度ＧＲ２（＝ΔＬ２／（ｄａｙ_２−ｄａｙ_１））と算出する。

次の、第２の測定時（ｄａｙ_２）から第３の測定時（ｄａｙ_３）までの期間における生長速度ＧＲ３についても、上述したように、ｄａｙ_１からｄａｙ_２までの期間に新たに形成された細胞成熟部域内Ｐ１ａに第２の基準点としてマーカーＭ２３を設置し、これを基準点Ｂ２ａとし、上記と同様の手順によりｄａｙ_２以降の生長速度を求めることができる。

なお、制御コンピュータ２０からの指示に基づいて、監視ロボット１０の制御装置１０１が加工装置３０にマーカーの設置を指示し、当該指示に応答して加工装置３０が細胞成熟部域内に基準点としてのマーカーを設置するようにしても良い。

（ii）方法２
図６は、基準点の明示の方法２について説明するための図である。基準点として細胞成熟部域Ｐ１にある植物組織の一部に切り込みなどの印をマーカー代わりに刻むことによって明示することができる。

図６では、一例として、第２枝の葉Ｐ３に切り込みＣ１０を刻んでこれを基準点Ｂ１ｂとしている。ｄａｙ_１に第１の基準点Ｂ１ｂ（切り込みＣ１０）から茎頂までの長さＬ１２を測定し、ｄａｙ_２に基準点Ｂ１ｂ（切り込みＣ１０）から茎頂までの長さＬ２２を測定する。そして、生長量ΔＬ２（＝Ｌ２２−Ｌ１２）を求めて生長速度ＧＲ２（＝ΔＬ２／（ｄａｙ_２−ｄａｙ_１））とする。

第２の測定時（ｄａｙ_２）から第３の測定時（ｄａｙ_３）までの期間における生長速度ＧＲ３については実施例２の場合と同様にｄａｙ_１からｄａｙ_２までの期間に新たに形成された細胞成熟部域内Ｐ１ａに第２の基準点として切り込みＣ１１及びＣ１２を刻んでしてこれを基準点Ｂ２ｂとして上記と同様の手順によりｄａｙ_２以降の生長速度を求めることができる。

なお、図７に示されるように、切り込みＣ１０、Ｃ１１、及びＣ１２は、監視ロボット１０の加工装置３０によって刻むようにしても良い。具体的には、例えば、細胞成熟部域を特定した後、制御コンピュータ２０からどの葉を基準点とするかの情報（例えば、ユーザが基準点の葉を指示する）が監視ロボット１０の制御装置１０１に送信され、制御装置１０１がカメラ４０によって得られる画像を確認しながら加工装置３０に対して指示された葉に切り込みを刻むように指示する。そして、加工装置３０は制御装置１０１からの指示に従って対象の葉に切り込みを入れる。なお、この場合、カメラ４０の座標と加工装置３０の座標は共通或いは変換可能なように管理されている必要がある。

（iii）方法３
図８は、基準点を明示する方法３を説明するための図である。図８に示されるように、作物株を誘引するためのワイヤ２４にマーカーＭ２１を設置することにより基準点Ｂ１ｃとしている。

＜変形例＞
（i）基準点設定の変形例
図９は、基準点の設定方法の変形例について説明するための図である。最初の計測を行うｄａｙ_１においてカメラ４０を用いて基準点Ｂ１ｄを枝Ｐ３と茎Ｐ１の節に決め、この節の近傍の形状を記録する。２回目の計測を行うｄａｙ_２とｄａｙ_１の間の期間においても植物形状をカメラ４０によって計測を継続し、枝Ｐ３と茎Ｐ１の節の画像を記録する。この間、植物生長や摘果、剪枝などの作業により茎位置が変動しても、記録画像を照合することによって基準点Ｂ１ｄの移動を検出することができる。

このようにすることにより、特定の葉の追跡が容易となり、ｄａｙ_２においてもｄａｙ_１と同一の基準点Ｂ１ｄを基準として植物形状の計測が可能になる。より細かい時間単位で作物の画像を撮ることにより、例えば風が強い等、作物の形状が変わりやすいときに当該変形例の方法は有効である。

なお、葉や枝が剪定された場合、制御コンピュータ２０は、剪定された葉や枝の位置を記憶しておき、基準点を決定する際の植物の形状照合に当該記憶した剪定位置を用いても良い。

（ii）生長量算出の変形例
図１０は、作物が生長過程において直線的に生長しない場合の作物の長さの算出方法を説明するための図である。カメラ（３次元画像センサ）４０によって作物形状を計測し、作物形状の各座標点を特定することにより、Ｌ１２ａ、Ｌ２２ａの曲線にそった長さを求めることができる。これにより、正確な生長量を得ることができる。

（iii）監視ロボットの変形例
上述の実施形態では、監視ロボット１０をポール４に取り付け、ロボット１０をポール４に沿ってＸ軸方向に移動させ、さらにポール４をレール５に沿ってＹＺ平面内を移動させることにより、作物工場１の作物栽培台２をスキャン撮影可能にしていたが、監視ロボット１０として例えば遠隔操作可能な飛行物体のような装置に加工装置３０やカメラ４０を取り付けて監視ロボット１０の代わりに用いても良い。この場合にはポール４やレール５は不要となる。

＜まとめ＞
本実施形態では、制御コンピュータ２０は、監視ロボット１０のカメラ４０によって取得された植物（作物）の画像を参照し、植物の細胞成熟部域における任意の箇所に設定された基準点の位置を、細胞成熟部域の伸長の程度に応じて更新する（図３参照：基準点Ｂ１→基準点Ｂ２）。そして、制御コンピュータ２０は、基準点を更新しながら、各測定時（例えば、ｄａｙ_１，ｄａｙ_２，ｄａｙ_３・・・）における、更新された基準点（例えば、基準点Ｂ２）から植物の茎頂部付近の任意の点（例えば、植物の茎の最頂端部）までの距離を算出し、当該距離と各測定時間の時間差を用いて植物の生長速度を算出する。このように植物の長さを算出する（測る）基準となる基準点を更新しながら植物の長さを算出して生長速度を求めることにより、植物の茎の変形や移動があった場合にも正確に植物の生長速度を算出することができるようになる。

時系列的に説明すると、まず、制御コンピュータ２０は、植物の画像に基づいて、植物の細胞成熟部域における任意の箇所に第１の基準点を設定し、第１の基準点から、第１及び第２の測定時における植物の茎頂部付近の任意の点までのそれぞれの距離を算出する。そして、第１の基準点から算出したそれぞれの距離を用いて、植物の生長速度を算出する。次に、制御コンピュータ２０は、植物の細胞成熟部域の伸長の程度に応じて第１の基準点を更新し、伸長した細胞成熟部域の任意の箇所に第２の基準点を設定し、第２の基準点から、第２及び第３の測定時における植物の茎頂部付近の任意の点までのそれぞれの距離を算出する。そして、第２の基準点から算出したそれぞれの距離を用いて、植物の生長速度を算出する。このようにすることにより、急に対象の植物が生長してカメラの画角に収まらないような事態が生じたとしても正確に生長速度を算出することが可能となる。

制御コンピュータ２０は、植物の画像を参照し、植物の細胞成熟部域において他の部位と識別しうる特徴を有する部位を基準点として決定し、当該特徴を有する部位の画像をデータ格納装置に保持する。このように画像処理によって基準点を設定するため、自動的にかつ正確に植物の生長速度を算出することができるようになる。

カメラ４０は、植物を栽培する作物工場（植物工場）１内の植物を監視する監視ロボット１０に取り付けられる。この場合、監視ロボット１０は、制御コンピュータ２０からの指示に応答して、作物工場１内を移動し、カメラ４０を用いて植物の画像を取得する。このようにすることにより、作物工場１内で栽培される植物の生長速度を正確に算出することができ、生長が遅い場合には所定の処置を施すことが可能となる。

なお、基準点の設定の方法として、植物のある部位の形状を記憶しておき、それを基準点としても良いし、基準点とする位置にマーカーを取り付けても良い。また、マーカーとしては植物に直接取り付けても良いし、ワイヤ誘引などを用いる場合にはワイヤに取り付けても良い。さらに、監視ロボット１０の加工装置３０を用いて、基準点とした位置に切り込みを付けたり、色素を噴霧したりして目印を付けるようにしても良い。このように様々な態様で基準点を設置することができるので、柔軟な使用形態で生長速度を算出することができるようになる。

１・・・作物工場（植物工場）
１０・・・監視ロボット
２０・・・制御コンピュータ
３０・・・加工装置
４０・・・カメラ
１００・・・作物形状計測システム

Claims (9)

1. 植物の生長速度を算出する植物生長速度算出システムであって、
   前記植物の画像を取得するためのカメラと、
   前記カメラによって取得した前記植物の画像を用いて前記生長速度を算出するコンピュータと、を有し、
   前記コンピュータは、前記植物の画像を参照し、前記植物の細胞成熟部域における任意の箇所に設定された基準点の位置を、前記細胞成熟部域の伸長の程度に応じて更新しながら、各測定時における、更新された前記基準点から前記植物の茎頂部付近の任意の点までの距離を算出し、当該距離と前記各測定時の時間差を用いて前記植物の生長速度を算出する、植物生長速度算出システム。
2. 請求項１において、
   前記コンピュータは、
   前記植物の画像に基づいて、前記植物の細胞成熟部域における任意の箇所に第１の基準点を設定する基準点設定処理と、
   前記第１の基準点から、第１及び第２の測定時における前記植物の茎頂部付近の任意の点までのそれぞれの距離を算出する第１の距離算出処理と、
   前記第１の距離算出処理で算出した前記それぞれの距離を用いて、前記植物の生長速度を算出する第１の生長速度算出処理と、
   前記植物の細胞成熟部域の伸長の程度に応じて前記第１の基準点を更新し、伸長した前記細胞成熟部域の任意の箇所に第２の基準点を設定する基準点更新処理と、
   前記第２の基準点から、第２及び第３の測定時における前記植物の茎頂部付近の任意の点までのそれぞれの距離を算出する第２の距離算出処理と、
   前記第２の距離算出処理で算出した前記それぞれの距離を用いて、前記植物の生長速度を算出する第２の生長速度算出処理と、
   を実行する、植物生長速度算出システム。
3. 請求項１において、
   前記コンピュータは、前記植物の画像を参照し、前記植物の細胞成熟部域において他の部位と識別しうる特徴を有する部位を基準点として決定し、当該特徴を有する部位の画像をデータ格納装置に保持する、植物生長速度算出システム。
4. 請求項１において、
   前記カメラは、前記植物を栽培する植物工場を監視する監視ロボットに取り付けられ、
   前記監視ロボットは、前記コンピュータの指示に応答して、前記植物工場内を移動し、前記カメラを用いて前記植物の画像を取得する、植物生長速度算出システム。
5. 請求項４において、
   前記監視ロボットは、加工装置を有し、当該加工装置を用いて、前記基準点の位置にマーカーを取り付ける、植物生長速度算出システム。
6. 請求項４において、
   前記監視ロボットは、加工装置を有し、当該加工装置を用いて、前記基準点の位置に所定の加工を施す、植物生長速度算出システム。
7. 請求項４において、
   前記植物は、その茎がワイヤによって誘引されており、
   前記監視ロボットは、加工装置を有し、当該加工装置を用いて、前記基準点を前記ワイヤの前記細胞成熟部域の任意の箇所に対応する箇所にマーカーを取り付ける、植物生長速度算出システム。
8. 植物の生長速度を算出する植物生長速度算出方法であって、
   カメラによって前記植物の画像を取得することと、
   コンピュータが、前記植物の画像を参照し、前記植物の細胞成熟部域における任意の箇所に設定された基準点の位置を、前記細胞成熟部域の伸長の程度に応じて更新しながら、各測定時における、更新された前記基準点から前記植物の茎頂部付近の任意の点までの距離を算出し、当該距離と前記各測定時の時間差を用いて前記植物の生長速度を算出することと、
   を含む、植物生長速度算出方法。
9. 請求項８において、
   前記コンピュータが、前記植物の画像に基づいて、前記植物の細胞成熟部域における任意の箇所に第１の基準点を設定することと、
   前記コンピュータが、前記第１の基準点から、第１及び第２の測定時における前記植物の茎頂部付近の任意の点までのそれぞれの距離を算出することと、
   前記コンピュータが、前記第１の基準点からの前記それぞれの距離を用いて、前記植物の生長速度を算出することと、
   前記コンピュータが、前記植物の細胞成熟部域の伸長の程度に応じて前記第１の基準点を更新し、伸長した前記細胞成熟部域の任意の箇所に第２の基準点を設定することと、
   前記コンピュータが、前記第２の基準点から、第２及び第３の測定時における前記植物の茎頂部付近の任意の点までのそれぞれの距離を算出することと、
   前記コンピュータが、前記第２の基準点からの前記それぞれの距離を用いて、前記植物の生長速度を算出することと、
   を含む、植物生長速度算出方法。

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