JP2017184673A - Plant cultivation-supporting apparatus, plant cultivation-supporting system, method for supporting plant cultivation, program, and storage medium - Google Patents

Plant cultivation-supporting apparatus, plant cultivation-supporting system, method for supporting plant cultivation, program, and storage medium Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plant cultivation-supporting apparatus capable of accurately evaluating the state of a plant.SOLUTION: According to the present invention, there is provided a plant cultivation-supporting apparatus 10 that evaluates the state of a plant and supports cultivation of the plant. The plant cultivation-supporting apparatus 10 comprises: a first evaluation part that obtains predetermined data on the plant and derives an evaluation value of moisture stress of the plant based on the predetermined data; a second evaluation part that obtains image data of the plant and derives an evaluation value of increase or decrease in the number of leaves of the plant based on the image data; and a control part that determines a control to be applied to the plant based on the evaluation value of the moisture stress and the evaluation value of increase or decrease in the number of leaves and generates a control signal used for the control.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、植物栽培支援装置、植物栽培支援システム、植物栽培支援方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。   The present invention relates to a plant cultivation support device, a plant cultivation support system, a plant cultivation support method, a program, and a storage medium.

植物の状態を自動診断し、環境条件を植物の生育に適した状態に制御するSpeaking Plant Approach (SPA)と呼ばれる技術が提唱されている。この技術は、植物の生育状況の記録や遠隔での病理診断等を通じた栽培の省力化や、水分の制御による農産物の高収量、高品質化の実現を容易にするものとして近年注目されている。   A technique called Speaking Plant Approach (SPA) that automatically diagnoses the state of plants and controls environmental conditions to a state suitable for plant growth has been proposed. This technology has been attracting attention in recent years as an effort to save labor in cultivation through recording of plant growth status and remote pathological diagnosis, and to realize high yield and high quality of agricultural products through moisture control. .

果菜類を例に水分の制御による影響を例示すれば、果菜類は結実後に十分に水分が得られないと、水分ストレスに伴い果実の大きさが低下し、収量が減少する場合がある。一方で、適度に水分ストレスを付与することで果実が高糖度化することも知られている。この性質を利用した農法では、水分の制御を通じて付加価値の高い作物を生産している。   Taking fruit vegetables as an example, if the effects of moisture control are shown as an example, if the fruit vegetables do not have sufficient water after fruiting, the fruit size may decrease due to water stress and the yield may decrease. On the other hand, it is also known that the fruit has a high sugar content by moderately applying water stress. Agricultural methods using this property produce high value-added crops through moisture control.

上述した高糖度果実の生産を行う農法は、作物の高付加価値化による単位面積当たりの収入増加が見込める一方で、次のような課題がある。1つ目の課題は、潅水のタイミングや量は作業者の経験と勘に依存しており、適切な制御を行えるようになるまでに試行錯誤と熟練を要することである。2つ目の課題は、天候や作物の生長度合いによって最適な潅水量やタイミングは変化するが、これを誤ると過度な水分ストレスに伴う作物の枯死や、水分ストレスの不足による果実の品質低下に繋がることである。   The above-described farming method for producing high-sugar fruits can increase income per unit area due to high added value of crops, but has the following problems. The first problem is that the timing and amount of irrigation depends on the experience and intuition of the operator, and trial and error and skill are required before appropriate control can be performed. The second issue is that the optimal amount and timing of irrigation changes depending on the weather and the degree of crop growth. If this is mistaken, the crop will die due to excessive water stress, and the fruit quality will deteriorate due to insufficient water stress. It is to connect.

これらに事情に鑑み、植物の栽培を行うための給液制御を行う装置を実現することを目的とし、画像入力装置を用いて求めた植物の葉の投影面積に基づいて給液のタイミングを判断する技術が開示されている。より具体的には、投影面積の基準値と現在の投影面積との比(投影面積比)が閾値を下回った際に給液信号を発することで、給液を制御する。前述の投影面積の基準値は直近の投影面積の最大値で更新し続けることで植物の生長に追従させているほか、給液を行った際には当該時刻の投影面積で上書きすることで葉かきに伴う投影面積の一時的な減少に適応させている。   In view of these circumstances, the purpose of realizing a device that performs liquid supply control for plant cultivation is to determine the timing of liquid supply based on the projected area of the plant leaf obtained using the image input device. Techniques to do this are disclosed. More specifically, the liquid supply is controlled by issuing a liquid supply signal when the ratio between the reference value of the projected area and the current projected area (projected area ratio) falls below a threshold value. The reference value of the projected area described above is continuously updated with the maximum value of the most recent projected area to follow the growth of the plant, and when the liquid is supplied, it is overwritten with the projected area at that time. It adapts to the temporary reduction of the projected area due to shaving.

しかしながら、上記の技術における投影面積の基準値の更新方法では、次のような理由により、植物の状態を精度よく評価できない場合がある。   However, the method for updating the reference value of the projected area in the above technique may not accurately evaluate the state of the plant for the following reason.

第1には、斜め誘引や吊り下げ誘引による株の移動に対応できない。すなわち、軒高の低いビニルハウスやミニトマトの長段栽培では、株の高さを抑制する目的で、生長に合わせて株を斜め方向へと導く斜め誘引や吊り下げ誘引が広く行われている。   First, it cannot cope with the movement of stocks by oblique or hanging attraction. In other words, in the long-stage cultivation of vinyl houses and cherry tomatoes with a low eave height, oblique and hanging invitations that lead the strain in an oblique direction according to the growth are widely performed for the purpose of suppressing the height of the strain. .

株を直立させる直立誘引とは異なり、斜め誘引や吊り下げ誘引では株の上部の位置を生長に合わせて水平に移動させるため、注目している株の当該部分が画像入力装置の観察範囲内から外れる場合や、隣接する株が観察範囲外から新たに入ってくる場合がある。   Unlike an upright invitation that raises the stock upright, in the oblique or hanging attraction, the upper position of the stock is moved horizontally according to the growth, so the relevant part of the stock of interest is within the observation range of the image input device. In some cases, it may deviate, or an adjacent strain may newly enter from outside the observation range.

特に後者の場合、上記の方法では投影面積比と実際の水分ストレスとが乖離するおそれがある。具体的には、水分ストレスとは無関係に投影面積が増大することで、投影面積比が上昇したり、投影面積の基準値が更新されて投影面積比が1にリセットされたりすることで、水分ストレスが過小評価されてしまうおそれがある。   In the latter case in particular, the above method may cause a deviation between the projected area ratio and the actual moisture stress. Specifically, the projected area increases regardless of moisture stress, the projected area ratio increases, or the projected area reference value is updated to reset the projected area ratio to 1. Stress can be underestimated.

第2には、給液が十分でない場合に基準値が不当に低く見積もられてしまう。すなわち、水分ストレスに対して給液量が十分でないと、水分ストレスが完全に解消されない場合がある。上記の技術では給液時に基準値を現状値に一旦置き換え、その後最大値で順次更新していくが、前述の条件では基準値が適切な水準まで戻らずに、その後の水分ストレスが不当に低く評価されるおそれがある。   Second, if the liquid supply is not sufficient, the reference value is estimated to be unreasonably low. That is, if the amount of liquid supply is not sufficient with respect to the water stress, the water stress may not be completely eliminated. In the above technology, the reference value is temporarily replaced with the current value at the time of liquid supply, and then sequentially updated with the maximum value.However, under the above conditions, the reference value does not return to an appropriate level, and the subsequent water stress is unduly low. There is a risk of being evaluated.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、植物の状態を精度よく評価することが可能な植物栽培支援装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of said point, and it aims at providing the plant cultivation assistance apparatus which can evaluate the state of a plant accurately.

本植物栽培支援装置は、植物の状態を評価して前記植物の栽培を支援する植物栽培支援装置であって、前記植物に関する所定データを入手し、前記所定データに基づいて前記植物の水分ストレスの評価値を導出する第1評価部と、前記植物の画像データを入手し、前記画像データに基づいて前記植物の葉の増減の評価値を導出する第2評価部と、前記水分ストレスの評価値及び前記葉の増減の評価値に基づいて、前記植物に対して施すべき制御を決定し、前記制御に用いる制御信号を生成する制御部と、を有することを要件とする。   The plant cultivation support device is a plant cultivation support device that evaluates the state of a plant and supports the cultivation of the plant, obtains predetermined data regarding the plant, and determines water stress of the plant based on the predetermined data. A first evaluation unit for deriving an evaluation value, a second evaluation unit for obtaining image data of the plant, and deriving an evaluation value of increase / decrease in leaf of the plant based on the image data, and an evaluation value of the water stress And a control unit that determines a control to be applied to the plant based on the evaluation value of the increase / decrease of the leaves and generates a control signal used for the control.

開示の技術によれば、植物の状態を精度よく評価することが可能な植物栽培支援装置を提供できる。   According to the disclosed technology, it is possible to provide a plant cultivation support device that can accurately evaluate the state of a plant.

第1の実施の形態に係る植物栽培支援システムについて説明する図である。It is a figure explaining the plant cultivation assistance system which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る植物栽培支援装置を構成するCPUの機能を例示する図である。It is a figure which illustrates the function of CPU which comprises the plant cultivation assistance apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る植物栽培支援システムの処理を示すフローチャートの一例である。It is an example of the flowchart which shows the process of the plant cultivation assistance system which concerns on 1st Embodiment. 第4の実施の形態に係る植物栽培支援システムについて説明する図である。It is a figure explaining the plant cultivation assistance system which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施の形態に係る植物栽培支援システムの処理を示すフローチャートの一例である。It is an example of the flowchart which shows the process of the plant cultivation assistance system which concerns on 4th Embodiment.

以下、図面を参照して、実施の形態の説明を行う。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。又、本明細書において、水と肥料を合わせて「養液」と称する場合があり、植物に養液を与える行為を「給液」と称する場合がある。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description may be abbreviate | omitted. Further, in this specification, water and fertilizer may be collectively referred to as “nutrient solution”, and the act of supplying a nutrient solution to a plant may be referred to as “liquid supply”.

〈第1の実施の形態〉
図1は、第1の実施の形態に係る植物栽培支援システムについて説明する図である。図1を参照するに、植物栽培支援システム1は、植物の状態を評価して植物の栽培を支援するシステムであり、主要な構成要素として、植物栽培支援装置10と、カメラ20とを有している。但し、図1では、植物栽培支援装置10とカメラ20とを別体として図示しているが、両者を1つの筐体内に一体化してもよい。なお、植物の状態とは、例えば、葉の萎れ、水分ストレスの程度、生長度合い等を含むものである。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a plant cultivation support system according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, a plant cultivation support system 1 is a system that supports plant cultivation by evaluating the state of a plant, and includes a plant cultivation support device 10 and a camera 20 as main components. ing. However, in FIG. 1, the plant cultivation support device 10 and the camera 20 are illustrated as separate bodies, but both may be integrated into one housing. The plant state includes, for example, leaf wilt, moisture stress, and growth.

植物栽培支援装置10は、インタフェース11と、CPU(Central Processing Unit)12と、記憶部13とを有している。インタフェース11とCPU12と記憶部13とは、バス14を介して相互に接続されている。植物栽培支援装置10は、例えば、PC(personal computer)である。   The plant cultivation support apparatus 10 includes an interface 11, a CPU (Central Processing Unit) 12, and a storage unit 13. The interface 11, CPU 12, and storage unit 13 are connected to each other via a bus 14. The plant cultivation support device 10 is, for example, a PC (personal computer).

インタフェース11は、カメラ20と通信する機能を備えている。CPU12は、植物栽培支援システム1における各種の動作を統括的に制御する機能を備えている。記憶部13は、例えばROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等を含んでいる。記憶部13は、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の不揮発メモリを含んでもよい。   The interface 11 has a function of communicating with the camera 20. The CPU 12 has a function of comprehensively controlling various operations in the plant cultivation support system 1. The storage unit 13 includes, for example, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. The storage unit 13 may include a nonvolatile memory such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive).

例えば、CPU12がRAMと協働してROMに記憶されているプログラムを実行することで、例えば、図2に示す第1評価部121、第2評価部122、及び制御部123の機能が実現される。なお、図2は、第1の実施の形態に係る植物栽培支援装置を構成するCPUの機能を例示する図である。CPU12は、必要に応じて、図2に示す以外の機能を備えてもよい。   For example, the CPU 12 executes the program stored in the ROM in cooperation with the RAM, thereby realizing, for example, the functions of the first evaluation unit 121, the second evaluation unit 122, and the control unit 123 illustrated in FIG. The In addition, FIG. 2 is a figure which illustrates the function of CPU which comprises the plant cultivation assistance apparatus which concerns on 1st Embodiment. The CPU 12 may have functions other than those shown in FIG. 2 as necessary.

カメラ20は、植物栽培支援装置10のインタフェース11と通信可能に構成されている。通信は有線であっても無線であってもよい。カメラ20は、例えば、所定の時間間隔又は植物栽培支援装置10からの指示を受けて、被写体である植物500の画像データを取得することができる。カメラ20としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)カメラ等を用いることができる。   The camera 20 is configured to be able to communicate with the interface 11 of the plant cultivation support apparatus 10. Communication may be wired or wireless. For example, the camera 20 can acquire image data of the plant 500 as a subject in response to a predetermined time interval or an instruction from the plant cultivation support device 10. As the camera 20, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) camera, or the like can be used.

カメラ20により取得された画像データは、植物栽培支援装置10へと伝送され、インタフェース11を介して記憶部13へと格納される。格納された画像データは、CPU12により記憶部13から読み出される。第1評価部121は、画像データを入手し、入手した画像データに基づいて植物500の水分ストレスの評価値を導出し、水分ストレス状態を推定する。なお、水分ストレスの評価値とは、植物における水の不足の程度を表す評価値である。   The image data acquired by the camera 20 is transmitted to the plant cultivation support apparatus 10 and stored in the storage unit 13 via the interface 11. The stored image data is read from the storage unit 13 by the CPU 12. The first evaluation unit 121 acquires image data, derives an evaluation value of the water stress of the plant 500 based on the acquired image data, and estimates the water stress state. The evaluation value of water stress is an evaluation value representing the degree of water shortage in plants.

水分ストレスの評価値は、植物の外観変化に基づいて導出できる。例えば、植物の外観変化として葉の投影面積の変化を例に挙げると、葉の投影面積が減少する要因は水分ストレスの悪化に伴う葉の萎れの他に、不要な葉を除去する葉かきが行われたケースや、吊り下げ誘引で誘引紐を移動させた際にカメラに写っていた株が画角から外れてしまったケースが挙げられる。   The evaluation value of water stress can be derived based on changes in the appearance of plants. For example, taking a change in the projected area of a leaf as an example of a change in the appearance of a plant, the cause of the decrease in the projected area of the leaf is leaf scraping that removes unnecessary leaves in addition to the leaf wilting accompanying the worsening of water stress. Examples include cases where the stocks that were captured by the camera were moved out of the angle of view when the attracting string was moved by hanging invitations.

一方、葉の投影面積が増加する要因は、水分ストレスの緩和に伴う葉の萎れからの回復の他に、吊り下げ誘引で誘引紐を移動させた際にカメラの画角に新たな株が写り込んだケースが挙げられる(以降、誘引紐の移動や、誘引紐における植物の固定位置の変更を併せて誘引作業と呼ぶ)。   On the other hand, the factor that increases the projected area of the leaves is not only the recovery from leaf wilting caused by the relaxation of moisture stress, but also the new stock is reflected in the angle of view of the camera when the attracting string is moved by hanging attraction. (Hereinafter, the movement of the attracting string and the change of the fixed position of the plant in the attracting string are collectively referred to as an attracting work).

水分ストレスでない要因で植物の外観変化(例えば、葉の投影面積の変化)が生じた場合に、それを水分ストレスによるものと誤判断することで次のような問題が生じうる。例えば、水分ストレスを過大評価すると、過剰に水を与えることで糖度の低下など果実の品質が低下したり、根腐れなどの病気を生じたりするおそれがある。一方、水分ストレスを過小評価すると、水を十分に与えないことで果皮の硬化など果実の品質が低下したり、植物が枯れてしまったりするおそれがある。   When a change in the appearance of a plant (for example, a change in the projected area of a leaf) occurs due to a factor that is not moisture stress, the following problem may occur due to misjudging it as caused by moisture stress. For example, if water stress is overestimated, excessive water supply may result in a decrease in fruit quality such as a decrease in sugar content or a disease such as root rot. On the other hand, if the water stress is underestimated, there is a risk that the quality of the fruit, such as hardening of the skin, will be reduced or the plant will die if not given enough water.

そこで、植物栽培支援装置10では、植物500の外観変化の原因が水分ストレスであるか、他の要因であるかを正確に識別するために、第2評価部122が植物500の画像データを入手し、入手した画像データに基づいて植物500の葉の増減の評価値を導出する。第2評価部122は、導出した葉の増減の評価値に基づいて、植物500の外観変化の原因が水分ストレスであるか、他の要因であるかを識別する。ここで、他の要因の一例としては、葉かき作業や誘引作業等の管理作業を挙げられる。   Therefore, in the plant cultivation support apparatus 10, the second evaluation unit 122 obtains image data of the plant 500 in order to accurately identify whether the cause of the appearance change of the plant 500 is water stress or other factors. Then, an evaluation value of increase / decrease of the leaves of the plant 500 is derived based on the obtained image data. The 2nd evaluation part 122 identifies whether the cause of the external appearance change of the plant 500 is a water stress or another factor based on the derived evaluation value of the increase or decrease of the leaf. Here, as an example of other factors, management work such as leaf scraping work or attracting work can be cited.

制御部123は、第1評価部121が画像データから導出した水分ストレスの評価値及び第2評価部122が画像データから導出した葉の増減の評価値に基づいて、植物500に対して施すべき制御を決定し、制御に用いる制御信号を生成する。例えば、制御部123は、植物500に対する給液の要否を判断し、植物500に対して施すべき制御として給液を決定し、給液に用いる制御信号を生成する。   The controller 123 should be applied to the plant 500 based on the water stress evaluation value derived from the image data by the first evaluation unit 121 and the leaf increase / decrease evaluation value derived from the image data by the second evaluation unit 122. Control is determined and a control signal used for control is generated. For example, the control unit 123 determines whether or not the liquid supply to the plant 500 is necessary, determines the liquid supply as a control to be applied to the plant 500, and generates a control signal used for the liquid supply.

第1評価部121が導出した水分ストレスの評価値に加え、第2評価部122が導出した葉の増減の評価値を用いることで、制御部123は、植物500に対して施すべき制御(例えば、給液)を精度よく決定することができる。   In addition to the evaluation value of the water stress derived by the first evaluation unit 121, the control unit 123 uses the evaluation value of the increase / decrease of the leaf derived by the second evaluation unit 122 to allow the control unit 123 to perform control (for example, , Liquid supply) can be determined with high accuracy.

植物栽培支援装置10は、通知部70と接続可能に構成されている。制御部123により給液が必要と判断された場合、制御部123が生成した制御信号が通知部70に送信され、通知部70により給液が必要である旨の通知を行うことができる。   The plant cultivation support device 10 is configured to be connectable to the notification unit 70. When the control unit 123 determines that liquid supply is necessary, a control signal generated by the control unit 123 is transmitted to the notification unit 70, and the notification unit 70 can notify that liquid supply is necessary.

給液が必要である旨の通知は、例えば、ブザーを鳴らす方法や、回転灯を光らせる方法により実現できる。又、給液が必要である旨の通知は、メールや電話により予め設定された連絡先へ連絡を行う方法により実現してもよい。或いは、メールや電話に代えて、スマートフォン用の専用アプリケーションを用いて視覚的に通知を行ってもよい。   The notification that the liquid supply is necessary can be realized by, for example, a method of sounding a buzzer or a method of flashing a rotating lamp. The notification that the liquid supply is necessary may be realized by a method of contacting a preset contact address by e-mail or telephone. Alternatively, the notification may be made visually using a smartphone dedicated application instead of email or telephone.

植物栽培支援装置10は、記憶媒体装着部80と接続可能に構成されている。記憶媒体装着部80は、CPU12が実行するプログラムを格納した記憶媒体を脱着可能に装着することができる。記憶媒体装着部80に装着できる記憶媒体は、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリ、SDメモリ、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)等である。但し、記憶媒体装着部80を用いずに、ネットワークを経由して、CPU12が実行するプログラムを記憶部13にダウンロードする構成としてもよい。   The plant cultivation support device 10 is configured to be connectable to the storage medium mounting unit 80. The storage medium mounting unit 80 can detachably mount a storage medium storing a program executed by the CPU 12. Examples of storage media that can be mounted on the storage medium mounting unit 80 include USB (Universal Serial Bus) memory, SD memory, CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), BD (Blu-ray (registered trademark) Disc), and the like. It is. However, the program executed by the CPU 12 may be downloaded to the storage unit 13 via the network without using the storage medium mounting unit 80.

なお、カメラ20は、植物500を視野角内に捉えられる位置であれば、どこに設置してもよいが、植物500の鉛直上方に近い位置に設置することが望ましい。   The camera 20 may be installed anywhere as long as the plant 500 can be caught within the viewing angle, but it is desirable to install the camera 20 at a position near the plant 500 in the vertical direction.

次に、植物栽培支援システム1を用いた植物栽培支援方法について説明する。図3は、第1の実施の形態に係る植物栽培支援システムの処理を示すフローチャートの一例である。図3を参照しながら、植物栽培支援システム1の処理について詳細に説明する。   Next, a plant cultivation support method using the plant cultivation support system 1 will be described. FIG. 3 is an example of a flowchart showing processing of the plant cultivation support system according to the first embodiment. The process of the plant cultivation support system 1 will be described in detail with reference to FIG.

まず、ステップS101では、CPU12の第1評価部121は、インタフェース11を介してカメラ20から所定のタイミングで植物500の画像データを取得する。なお、所定のタイミングとは、例えば、カメラ20がインタフェース11を介してCPU12からトリガ信号を受信したタイミングである。又、予め設定された時刻や時間間隔に基づいて決定されるタイミングであってもよい。   First, in step S <b> 101, the first evaluation unit 121 of the CPU 12 acquires image data of the plant 500 from the camera 20 through the interface 11 at a predetermined timing. The predetermined timing is, for example, the timing at which the camera 20 receives a trigger signal from the CPU 12 via the interface 11. Alternatively, the timing may be determined based on a preset time or time interval.

次に、ステップS102では、植物栽培支援装置10は、ステップS101で取得した画像データに基づいて水分ストレス状態を推定する。具体的には、CPU12の第1評価部121は、カメラ20から入手した画像データを解析し、画像データに基づいて植物500の水分ストレス状態を推定し、水分ストレスの評価値を導出する。画像データから水分ストレス状態を推定する方法としては、次のようなものが例示できる。   Next, in step S102, the plant cultivation support apparatus 10 estimates a moisture stress state based on the image data acquired in step S101. Specifically, the first evaluation unit 121 of the CPU 12 analyzes the image data obtained from the camera 20, estimates the water stress state of the plant 500 based on the image data, and derives the evaluation value of the water stress. Examples of the method for estimating the water stress state from the image data include the following.

第1の例は、葉の投影面積に基づく推定である。植物が水分ストレスに曝されると葉が萎れることで葉の投影面積が減少する。従って、水分ストレスがかかっていない状態の葉の投影面積を予め計測して基準値とし、現時刻の投影面積と基準値との比に基づいて水分ストレスの度合いを推定することが可能である。例えば、画像データから植物の葉の投影面積を求め、直近の投影面積の最大値と現在の投影面積との比に基づいて水分ストレスの度合いを推定することができる。   The first example is estimation based on the projected area of the leaves. When plants are exposed to water stress, the projected area of the leaves decreases due to the wilting of the leaves. Therefore, it is possible to estimate the projected area of the leaf in a state where no moisture stress is applied in advance as a reference value, and to estimate the degree of moisture stress based on the ratio between the projected area at the current time and the reference value. For example, the projected area of the leaf of the plant can be obtained from the image data, and the degree of moisture stress can be estimated based on the ratio between the maximum value of the most recent projected area and the current projected area.

第2の例は、葉の形状に基づく推定である。水分ストレスに伴い葉が萎れると画像データにおける葉の見かけが変化する。従って、形状変化を定量化することで水分ストレスを推定することが可能である。例えば、画像データから葉を抽出してその長さと幅の比を予め設定された値と比較したり、萎れの程度に応じた葉の画像データを学習してパターンマッチングしたりすることで、現時刻の萎れの程度を識別する方法が挙げられる。   The second example is an estimation based on the leaf shape. When the leaves wither due to water stress, the appearance of the leaves in the image data changes. Therefore, it is possible to estimate moisture stress by quantifying the shape change. For example, by extracting the leaves from the image data and comparing the ratio of the length and width with a preset value, or by learning the image data of the leaves according to the degree of wilting and pattern matching, A method of identifying the degree of time wilting can be mentioned.

第3の例は、葉の代表値に基づく推定である。葉は萎れると通常垂下する。従って、例えば植物を水平方向から撮影して葉の重心等の代表値を求め、萎れる前の基準位置からの変化量に基づいて水分ストレスを推定することができる。   The third example is an estimation based on a representative value of leaves. Leaves usually sag when they wither. Therefore, for example, a plant can be photographed from the horizontal direction to obtain a representative value such as the center of gravity of the leaf, and moisture stress can be estimated based on the amount of change from the reference position before wilt.

以降、特筆しない限り、画像データから水分ストレス状態を推定する際には葉の投影面積を用いるものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, unless otherwise specified, the description will be made assuming that the projected area of the leaf is used when estimating the moisture stress state from the image data, but the present invention is not limited to this.

次に、ステップS103では、植物栽培支援装置10は、ステップS101で取得した画像データに基づいて植物500の葉の増減の評価値を導出する。具体的には、CPU12の第2評価部122は、カメラ20から入手した画像データを解析し、画像データから葉の領域を抽出して葉の領域の代表値を導出し、代表値の所定の時間間隔における変化量に基づいて葉の増減の評価値を導出する。このように、葉の領域の代表値の経時変化を分析することで葉の増減を捉え、植物に生じた変動を検出することができる。   Next, in step S103, the plant cultivation support apparatus 10 derives an evaluation value for increase / decrease in the leaves of the plant 500 based on the image data acquired in step S101. Specifically, the second evaluation unit 122 of the CPU 12 analyzes the image data obtained from the camera 20, extracts a leaf region from the image data, derives a representative value of the leaf region, and determines a predetermined representative value. The evaluation value of the increase or decrease of the leaf is derived based on the amount of change in the time interval. In this way, by analyzing the change over time in the representative value of the leaf region, it is possible to detect the fluctuation in the plant by detecting the increase or decrease of the leaf.

本実施の形態では、葉の領域の代表値として葉の領域の面積(投影面積)を用いる例を示す。具体的には、画像データに写る葉の投影面積の単位時間当たりの変化量、すなわち投影面積の時系列データの一次微分を利用する。水分ストレスに起因する葉の萎れの進行や回復は、植物の生理反応であるため緩やかに進行する。一方、管理作業は通常短時間で行われるため、それに伴う外観変化は急激に進む。投影面積の時系列データの一次微分を取ることで、これらの時間応答性の差を活用し、両者を識別できる。   In this embodiment, an example in which the area (projected area) of a leaf region is used as a representative value of the leaf region is shown. Specifically, the amount of change per unit time of the projected area of the leaves shown in the image data, that is, the first derivative of the time series data of the projected area is used. The progress and recovery of leaf wilt caused by water stress is a physiologic response of the plant and progresses slowly. On the other hand, since the management work is usually performed in a short time, the appearance change accompanying it rapidly proceeds. By taking the first derivative of the time-series data of the projected area, it is possible to identify both using the difference in time response.

投影面積の時系列データの一次微分は、第一の時刻の投影面積から第一の時刻から所定の時間間隔だけ遡った第二の時刻の投影面積を減算することで算出する。得られた一次微分の値は絶対値を取った上で、予め設定された閾値よりも大きければ、管理作業が発生したために葉の増減が生じたと判断できる。   The first derivative of the time series data of the projected area is calculated by subtracting the projected area at the second time, which is a predetermined time interval from the first time, from the projected area at the first time. If the value of the obtained first derivative is an absolute value and is larger than a preset threshold value, it can be determined that the number of leaves has increased or decreased because of the management work.

なお、一次微分の値の絶対値を取らずに正の閾値と負の閾値を設けても良い。具体的には、一次微分の値が負であった場合には負の閾値よりも小さければ管理作業が発生したために葉の増減が生じたと判断し、一次微分の値が正であった場合には正の閾値よりも大きければ管理作業が発生したために葉の増減が生じたと判断すればよい。   A positive threshold value and a negative threshold value may be provided without taking the absolute value of the value of the first derivative. Specifically, when the value of the first derivative is negative, if the value is smaller than the negative threshold, it is determined that the increase or decrease of the leaf has occurred due to management work, and the value of the first derivative is positive. If it is larger than the positive threshold, it may be determined that the increase or decrease of the leaf has occurred because the management work has occurred.

水分ストレスと関連して投影面積の一次微分が負となるのは萎れが進行した場合で、逆に正となるのは萎れが回復した場合である。通常、前者は後者よりも緩やかに進行することから、前述の負の閾値は正の閾値よりも絶対値で小さく設定してもよい。   The first derivative of the projected area becomes negative in relation to water stress when the wilting progresses, and conversely becomes positive when the wilting recovers. Since the former usually proceeds more slowly than the latter, the above-described negative threshold value may be set smaller in absolute value than the positive threshold value.

葉の増減の評価値の導出による管理作業の発生有無の判断は、植物栽培支援装置10がカメラ20から画像データを受信した際に逐次実施しても良いし、ステップS102にて水分ストレス状態が所定の条件を満たした場合にのみに実施しても良い。   The determination of the occurrence of management work by deriving the evaluation value of the increase / decrease in leaves may be performed sequentially when the plant cultivation support apparatus 10 receives image data from the camera 20, or the water stress state is determined in step S102. You may implement only when predetermined conditions are satisfy | filled.

次に、ステップS104では、植物栽培支援装置10は、水分ストレスの評価値及び葉の増減の評価値に基づいて給液の要否を判断する。具体的には、CPU12の制御部123は、植物500に対する給液が必要か否かを、ステップS102で第1評価部121が導出した水分ストレスの評価値、及びステップS103で第2評価部122が導出した葉の増減の評価値に基づいて判断する。給液の要否は、例えば、水分ストレスの評価値が予め設定された閾値を越えており、かつ葉の増減の評価値が予め設定された閾値を越えている(管理作業が検出されていない)ことに基づいて判断することができる。   Next, in step S104, the plant cultivation support device 10 determines whether or not liquid supply is necessary based on the evaluation value of the water stress and the evaluation value of the increase / decrease of the leaves. Specifically, the control unit 123 of the CPU 12 determines whether or not the liquid supply to the plant 500 is necessary, the water stress evaluation value derived by the first evaluation unit 121 in step S102, and the second evaluation unit 122 in step S103. Judgment is made based on the evaluation value of the increase or decrease of the leaves derived from. The necessity of liquid supply is, for example, that the evaluation value of water stress exceeds a preset threshold value, and the evaluation value of leaf increase / decrease exceeds a preset threshold value (no management operation has been detected) ) Can be determined based on that.

なお、葉の増減の評価値に基づいて水分ストレスの評価値を更新した上で閾値と比較してもよい。具体的には、葉の増減の評価値に基づいて管理作業が発生したと判断された場合、水分ストレスの評価値を管理作業が発生する前の状態の水分ストレスの評価値や、水分ストレスがない状態の水分ストレスの評価値で上書きする方法が考えられる。   It should be noted that the water stress evaluation value may be updated based on the leaf increase / decrease evaluation value and then compared with the threshold value. Specifically, when it is determined that the management work has occurred based on the evaluation value of the increase or decrease of the leaf, the evaluation value of the water stress before the management work occurs or the water stress A method of overwriting with the evaluation value of the moisture stress in the absence state is conceivable.

ステップS104において給液が必要と判断された場合(Yesの場合)にはステップS105に進み、給液が不要と判断された場合(Noの場合)にはステップS106に進む。   If it is determined in step S104 that liquid supply is necessary (in the case of Yes), the process proceeds to step S105. If it is determined that liquid supply is not required (in the case of No), the process proceeds to step S106.

ステップS105では、通知部70が所定の通知を行う。すなわち、制御部123により給液が必要と判断された場合、CPU12は通知部70に情報を送信し、通知部70により給液が必要である旨の通知を行う。給液が必要である旨の通知の具体例は前述の通りである。   In step S105, the notification unit 70 performs a predetermined notification. That is, when the control unit 123 determines that liquid supply is necessary, the CPU 12 transmits information to the notification unit 70 and notifies the notification unit 70 that liquid supply is necessary. A specific example of the notification that liquid supply is necessary is as described above.

以上のステップS101からS105までが1回の画像データの取得に付随して実施される一連の処理である。これらの各ステップが完了したら、ステップS106で制御を終了するか否かを判断する。ステップS106において終了すると判断された場合(Yesの場合)には制御を終了し、終了しないと判断された場合(Noの場合)にはステップS101に戻り、所定の時刻又は時間間隔を経た後にステップS101〜S105の処理が繰り返される。   The above steps S101 to S105 are a series of processes performed in association with one acquisition of image data. When these steps are completed, it is determined in step S106 whether or not to end the control. If it is determined in step S106 that the process is to be ended (in the case of Yes), the control is ended. If it is determined that the process is not to be ended (in the case of No), the process returns to step S101. The processing of S101 to S105 is repeated.

なお、ステップS103では葉の量の増減の評価値に基づいて管理作業の発生有無を推定する例を示したが、管理作業は葉の量が増減する原因の一例に過ぎない。前述したように葉の量の増減は水分ストレス状態の誤判断に繋がることから、葉の量の増減を捉えることが本発明の本質であって、管理作業の発生有無を推定することは本発明の本質ではない。   In step S103, an example in which the presence / absence of management work is estimated based on the evaluation value of increase / decrease in the amount of leaves is shown. However, the management work is only an example of the cause of increase / decrease in the amount of leaves. As described above, an increase or decrease in the amount of leaves leads to a misjudgment of the water stress state, so capturing the increase or decrease in the amount of leaves is the essence of the present invention, and estimating the occurrence of management work is the present invention. Is not the essence of

又、ステップS105では、給液が必要と判断された場合に予め登録された連絡先に通知しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、不図示の給液手段を用い、植物に対して水分ストレス状態に応じて予め設定された量だけ自動的に給液を行ってもよい。   In step S105, when it is determined that liquid supply is necessary, the contact information registered in advance is notified, but the present invention is not limited to this. For example, liquid supply means (not shown) may be used to automatically supply liquid to a plant by a preset amount according to the moisture stress state.

このように、第1の実施の形態に係る植物栽培支援装置では、植物の外観変化に基づいて植物の水分ストレス状態を推定する際に、水分ストレスに伴う植物の外観変化と混同しやすい水分ストレスとは異なる要因(例えば、葉かきや誘引等の管理作業)に伴う植物の外観変化を検出する。   As described above, in the plant cultivation support device according to the first embodiment, when estimating the water stress state of the plant based on the change in the appearance of the plant, the water stress that is easily confused with the change in the appearance of the plant accompanying the water stress. Changes in the appearance of the plant due to factors different from those (for example, management work such as leaf scraping and attraction) are detected.

より具体的には、既存技術を含む任意の方法を用いて水分ストレスの評価値を導出すると共に、画像データに基づいて葉の増減を検出して葉の増減の評価値を導出する。そして、葉の増減の評価値に基づいて管理作業の発生有無を判断する。これらの結果を統合することで、仮に水分ストレス状態の推定結果に管理作業に起因する誤推定が生じているおそれがあれば、それを抑制することで誤った給液判断を回避できる。   More specifically, the water stress evaluation value is derived using an arbitrary method including the existing technology, and the leaf increase / decrease is detected based on the image data to derive the leaf increase / decrease evaluation value. Then, it is determined whether or not management work has occurred based on the evaluation value of the increase / decrease of the leaves. By integrating these results, if there is a possibility that an erroneous estimation resulting from the management work has occurred in the estimation result of the moisture stress state, an incorrect liquid supply determination can be avoided by suppressing it.

すなわち、観察対象の植物を常時モニタリングし、水分ストレスの評価値に基づいて給液の必要性を判断する際に、葉の増減の評価値に基づいて管理作業が発生したか否かを検出して判断材料に加えることで、管理作業等に伴う植物の外観変化に基づく給液要否の誤判断を抑制可能となり、水分ストレスの推定精度を向上させた植物栽培支援システムを実現できる。水分ストレスの評価結果を活用することで、潅水の量やタイミングを適切に制御することができ、高収量や高品質の作物を、安定かつ容易に生産することが可能となる。   That is, the plant to be observed is constantly monitored, and when determining the necessity of liquid supply based on the evaluation value of water stress, it is detected whether or not management work has occurred based on the evaluation value of leaf increase / decrease. By adding to the determination material, it is possible to suppress an erroneous determination of whether or not a liquid supply is necessary based on a change in the appearance of the plant accompanying a management operation or the like, and it is possible to realize a plant cultivation support system with improved estimation accuracy of water stress. By utilizing the evaluation result of water stress, the amount and timing of irrigation can be controlled appropriately, and high-yield and high-quality crops can be produced stably and easily.

なお、植物栽培支援システム1において、カメラ20に代えて、予め取得した画像データを蓄積した記憶装置を用い、植物栽培支援装置10が必要なときに記憶装置から画像データを読み出す構成としてもよい。カメラ20や記憶装置は、植物栽培支援装置10に画像データを提供する画像データ提供手段の一例である。   The plant cultivation support system 1 may be configured to use a storage device in which image data acquired in advance is used instead of the camera 20 and read the image data from the storage device when the plant cultivation support device 10 is necessary. The camera 20 and the storage device are an example of an image data providing unit that provides image data to the plant cultivation support device 10.

〈第1の実施の形態の変形例〉
第1の実施の形態の変形例では、部分領域ごとの投影面積変動により葉の量の増減の評価値を導出する植物栽培支援装置の例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Modification of First Embodiment>
In the modified example of the first embodiment, an example of a plant cultivation support apparatus that derives an evaluation value of increase / decrease in the amount of leaves by a variation in projected area for each partial region is shown. In the modification of the first embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

第1の実施の形態では、画像データにおいて領域を限定せずに葉の増減の評価値に基づいて管理作業の発生有無を判断したが、本発明はこれに限定されない。管理作業は通常株ごとに独立に行われることから、画像データに包含される複数の株において管理作業がなされたものとそうでないものとが混在する場合がある。   In the first embodiment, the presence / absence of management work is determined based on the evaluation value of increase / decrease in leaves without limiting the area in the image data, but the present invention is not limited to this. Since the management work is normally performed independently for each stock, there may be a case where a management work is performed on a plurality of stocks included in the image data and a case where the management work is not performed.

このとき、管理作業に伴う葉の増減が局所的にしか生じない可能性があり、画像データ全体で評価を行うと大きな変動として検出できないおそれがある。そこで、第1の実施の形態の変形例では、画像データを複数の部分領域に分割し、部分領域ごとに投影面積の一次微分の値を評価して葉の増減の評価値を導出することで管理作業の有無を判断する。   At this time, there is a possibility that the increase / decrease of the leaf accompanying the management work may occur only locally, and if the entire image data is evaluated, it may not be detected as a large variation. Therefore, in the modification of the first embodiment, the image data is divided into a plurality of partial areas, and the value of the first derivative of the projected area is evaluated for each partial area to derive the evaluation value of the increase / decrease in the leaves. Determine whether there is management work.

具体的には、まず、画像データを予め設定された基準に基づいて部分領域に分割する。分割方法としては、等間隔に分割する方法や、葉の投影面積が同程度となるように分割する方法が考えられる。なお、葉の量が極端に少ない部分領域はノイズ耐性が低いことから無視することが望ましい。   Specifically, first, the image data is divided into partial areas based on preset criteria. As a dividing method, a method of dividing at equal intervals and a method of dividing so that the projected areas of the leaves are approximately the same can be considered. In addition, it is desirable to ignore a partial region having an extremely small amount of leaves because it has low noise resistance.

次に、部分領域ごとに投影面積の一次微分を導出し、図3のステップS103と同様に局所領域ごとの葉の増減の評価値に基づく管理作業の判断を行う。最後に、局所領域ごとの判断結果を統合して管理作業の有無を判断する。局所領域ごとの判断結果の統合方法としては、管理作業がありと判断された局所領域が所定数に達した場合や、所定数の空間的に連続する局所領域が管理作業ありと判断された場合に、当該時刻に管理作業があったと判断する方法が挙げられる。   Next, the first derivative of the projected area is derived for each partial region, and management work is determined based on the evaluation value of the increase / decrease of the leaf for each local region as in step S103 of FIG. Finally, the determination results for each local area are integrated to determine the presence or absence of management work. As a method of integrating the determination results for each local area, when a predetermined number of local areas are determined to have management work, or when a predetermined number of spatially continuous local areas are determined to have management work In addition, there is a method for determining that there is a management work at the time.

第1の実施の形態の変形例に係る植物栽培支援装置によれば、局所領域ごとに葉の増減の評価値に基づく管理作業の判断を行い、その結果を統合して管理作業の有無を判断することで、画像データ全体を一括で判断する場合よりも、検出感度を向上させることができる。その他の効果については、第1の実施の形態と同様である。   According to the plant cultivation support device according to the modification of the first embodiment, the management work is determined based on the evaluation value of the increase or decrease of the leaves for each local region, and the result is integrated to determine the presence or absence of the management work. As a result, the detection sensitivity can be improved as compared with the case where the entire image data is determined collectively. Other effects are the same as those in the first embodiment.

〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、画像全体の重心位置変動により葉の量の増減の評価値を導出する植物栽培支援装置の例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Second Embodiment>
In 2nd Embodiment, the example of the plant cultivation assistance apparatus which derives | leads-out the evaluation value of the increase / decrease in the amount of leaves by the gravity center position fluctuation | variation of the whole image is shown. In the second embodiment, description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

第2の実施の形態に係る植物栽培支援装置の構成及び処理フローは図1〜図3と同一であるため図示は省略する。但し、図3のステップS103における処理内容が、第1の実施の形態に係る植物栽培支援装置と相違する。   Since the configuration and processing flow of the plant cultivation support apparatus according to the second embodiment are the same as those in FIGS. However, the processing content in step S103 of FIG. 3 is different from the plant cultivation support apparatus according to the first embodiment.

第1の実施の形態では、葉の量の増減の評価値を投影面積の時間変化に基づいて判断したが、第2の実施の形態では、投影領域の重心位置の時間変化に基づいて判断する。言い換えれば、第1の実施の形態では、葉の領域の代表値として葉の領域の面積を用いたが、第2の実施の形態では、葉の領域の代表値として葉の領域の重心位置を用いる。投影面積の場合、植物の並進など面積の増加と減少とが同程度であると差分として捉えられない場合があるが、重心位置を用いれば前述の条件でも変動として捉えることができる。   In the first embodiment, the evaluation value for the increase / decrease in the amount of leaves is determined based on the temporal change in the projected area. In the second embodiment, the evaluation value is determined based on the temporal change in the barycentric position of the projection area. . In other words, in the first embodiment, the area of the leaf area is used as the representative value of the leaf area. In the second embodiment, the barycentric position of the leaf area is used as the representative value of the leaf area. Use. In the case of the projected area, if the increase and decrease of the area, such as translation of the plant, are about the same, it may not be considered as a difference.

図3のステップS103において、CPU12の第2評価部122は、カメラ20から入手した画像データを解析し、画像データに写る葉の量の増減により葉の増減の評価値を導出する。   In step S103 of FIG. 3, the second evaluation unit 122 of the CPU 12 analyzes the image data obtained from the camera 20, and derives an evaluation value of the increase / decrease in the leaf based on the increase / decrease in the amount of the leaf reflected in the image data.

具体的には、画像データにおいて葉の領域のみを抽出した投影領域の重心位置の単位時間当たりの変化量、すなわち投影領域の重心位置の時系列データの一次微分を利用する。水分ストレスに起因する葉の萎れの進行や回復は通常、観察範囲内に存在する全ての株において同時に発生するため変動に空間的偏りがない。   Specifically, the amount of change per unit time of the centroid position of the projection area obtained by extracting only the leaf area in the image data, that is, the first derivative of the time series data of the centroid position of the projection area is used. The progression and recovery of leaf wilting due to water stress usually occurs simultaneously in all the strains present within the observation range, so there is no spatial bias in the variation.

一方、管理作業に伴う植物の葉の増減は局所的に生じるため変動に空間的偏りがある。重心座標はこの変動の空間的偏りに影響を受けることから、本実の形態ではこれを利用する。重心座標の一次微分は、第一の時刻の重心座標から第一の時刻から所定の時間間隔だけ遡った第二の時刻の重心座標を減算することで算出する。   On the other hand, the increase or decrease of the plant leaf accompanying the management work occurs locally, so there is a spatial bias in the variation. Since the barycentric coordinates are affected by the spatial deviation of the fluctuation, this is used in the present embodiment. The first derivative of the barycentric coordinates is calculated by subtracting the barycentric coordinates at the second time, which is a predetermined time interval from the first time, from the barycentric coordinates at the first time.

得られた一次微分の値は絶対値を取った上で、予め設定された閾値よりも大きければ管理作業が発生したものと判断する。重心座標のx座標とy座標とを独立に扱い、x座標の一次微分とy座標の一次微分との少なくとも一方又は両方が前述の条件を満たす際に、管理作業が検出されたものと判断してもよい。   The obtained first derivative value is an absolute value, and if it is larger than a preset threshold value, it is determined that a management operation has occurred. The x and y coordinates of the barycentric coordinates are handled independently, and it is determined that a management operation has been detected when at least one or both of the first derivative of the x coordinate and the first derivative of the y coordinate satisfy the above-described conditions. May be.

又、x座標の一次微分とy座標の一次微分との二乗平均を取り、その値と閾値との比較により管理作業の有無を判断しても良い。   Further, the square average of the first derivative of the x coordinate and the first derivative of the y coordinate may be taken, and the presence / absence of management work may be determined by comparing the value with a threshold value.

葉の増減の評価値の導出による管理作業の有無の判断は、植物栽培支援装置10がカメラ20から画像データを受信した際に逐次実施しても良いし、ステップS102にて水分ストレス状態が所定の条件を満たした場合にのみに実施しても良い。   The determination of the presence or absence of management work by deriving the evaluation value of the increase / decrease in leaves may be performed sequentially when the plant cultivation support apparatus 10 receives image data from the camera 20, or the water stress state is predetermined in step S102. It may be performed only when the above condition is satisfied.

第2の実施の形態に係る植物栽培支援装置によれば、観察対象の植物において投影領域の重心座標の位置変動に基づいて葉の増減の評価値の導出し、管理作業が発生したか否かを判断することで、給液要否の誤判断を抑制することができる。仮に管理作業によって投影面積が大きく変動しない場合であっても、その空間的偏りの変動から管理作業の発生有無を検知することができる。その他の効果については、第1の実施の形態と同様である。   According to the plant cultivation support device according to the second embodiment, whether or not a management operation has occurred by deriving an evaluation value of the increase or decrease of the leaf based on the position change of the barycentric coordinates of the projection region in the plant to be observed. This makes it possible to suppress erroneous determination of whether or not liquid supply is necessary. Even if the projected area does not vary greatly due to the management work, it is possible to detect whether or not the management work has occurred from the variation in the spatial deviation. Other effects are the same as those in the first embodiment.

〈第2の実施の形態の変形例〉
第2の実施の形態の変形例では、部分領域ごとの重心位置変動により葉の量の増減の評価値を導出する植物栽培支援装置の例を示す。なお、第2の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Modification of Second Embodiment>
In the modification of 2nd Embodiment, the example of the plant cultivation assistance apparatus which derives | leads-out the evaluation value of increase / decrease in the quantity of a leaf by the gravity center position fluctuation | variation for every partial region is shown. In the modification of the second embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

第2の実施の形態では、画像データにおいて領域を限定せずに管理作業の有無の判断を行ったが、本発明はこれに限定されない。前述したように、管理作業に伴う植物の外観変化は局所的に発生するため、重心座標の位置変動として検出することができる。   In the second embodiment, the presence / absence of management work is determined without limiting the area in the image data, but the present invention is not limited to this. As described above, the change in the appearance of the plant accompanying the management work occurs locally, and therefore can be detected as a change in the position of the barycentric coordinates.

一方、外観変化の局所性を考慮すれば、重心座標の位置変動をより狭い範囲で評価することで、変動の検出感度が向上することが期待できる。そこで、第2の実施の形態の変形例では、画像データを複数の部分領域に分割し、部分領域ごとに投影領域の重心位置の一次微分の値を評価して葉の増減の評価値を導出することで管理作業の有無を判断する。   On the other hand, if the locality of the appearance change is taken into account, it is expected that the detection sensitivity of the change is improved by evaluating the position change of the barycentric coordinates in a narrower range. Therefore, in the modification of the second embodiment, the image data is divided into a plurality of partial areas, and the value of the first derivative of the center of gravity position of the projection area is evaluated for each partial area to derive the evaluation value of the increase or decrease of the leaves. To determine whether there is any management work.

具体的には、まず、画像データを予め設定された基準に基づいて部分領域に分割する。分割方法は第1の実施の形態の変形例と同様である。次に、部分領域ごとに投影領域の重心座標の一次微分を導出し、第1の実施の形態の変形例と同様に局所領域ごとに葉の増減の評価値に基づく管理作業の判断を行う。   Specifically, first, the image data is divided into partial areas based on preset criteria. The dividing method is the same as that of the modified example of the first embodiment. Next, the first derivative of the center-of-gravity coordinates of the projection area is derived for each partial area, and the management work is determined based on the evaluation value of the increase / decrease of the leaves for each local area, as in the modification of the first embodiment.

最後に、局所領域ごとの判断結果を統合して管理作業の有無を判断する。局所領域ごとの判断結果の統合方法は第1の実施の形態の変形例と同様である。   Finally, the determination results for each local area are integrated to determine the presence or absence of management work. The method for integrating the determination results for each local area is the same as that of the modification of the first embodiment.

第2の実施の形態の変形例に係る植物栽培支援装置によれば、局所領域ごとに葉の増減の評価値に基づく管理作業の判断を行い、その結果を統合して管理作業の有無を判断することで、画像データ全体を一括で判断する場合よりも、検出感度を向上させることができる。その他の効果については、第1の実施の形態と同様である。   According to the plant cultivation support device according to the modification of the second embodiment, the management work is determined based on the evaluation value of the increase / decrease in the leaves for each local region, and the result is integrated to determine the presence / absence of the management work. As a result, the detection sensitivity can be improved as compared with the case where the entire image data is determined collectively. Other effects are the same as those in the first embodiment.

〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、画像全体の投影領域の増加箇所や減少箇所の大きさにより葉の量の増減の評価値を導出する植物栽培支援装置の例を示す。なお、第3の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Third Embodiment>
In 3rd Embodiment, the example of the plant cultivation assistance apparatus which derives | leads-out the evaluation value of the increase / decrease in the amount of leaves by the magnitude | size of the increase part of the projection area | region of the whole image, or the reduction | decrease part is shown. Note that in the third embodiment, description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

第3の実施の形態に係る植物栽培支援装置の構成及び処理フローは図1〜図3と同一であるため図示は省略する。但し、図3のステップS103における処理内容が、第1の実施の形態に係る植物栽培支援装置と相違する。   Since the configuration and processing flow of the plant cultivation support apparatus according to the third embodiment are the same as those shown in FIGS. However, the processing content in step S103 of FIG. 3 is different from the plant cultivation support apparatus according to the first embodiment.

2つの時刻における投影面積の差分は、投影面積が増加した部分と減少した部分とに分けられる。投影面積の一次微分を用いる第1の実施の形態のアプローチではこれらを合算し評価していたため、両者が同程度の大きさで存在する条件では変動を検出することができない。第3の実施の形態では、これらを個別に評価することで、変動の検出感度を高める。   The difference between the projected areas at the two times is divided into a portion where the projected area increases and a portion where the projected area decreases. In the approach of the first embodiment using the first derivative of the projected area, these are added together and evaluated, so that it is not possible to detect fluctuations under conditions where both exist in the same size. In the third embodiment, the detection sensitivity of fluctuation is increased by evaluating these individually.

図3のステップS103において、CPU12の第2評価部122は、カメラ20から入手した画像データを解析し、画像データに写る葉の量の増減により葉の増減の評価値を導出する。   In step S103 of FIG. 3, the second evaluation unit 122 of the CPU 12 analyzes the image data obtained from the camera 20, and derives an evaluation value of the increase / decrease in the leaf based on the increase / decrease in the amount of the leaf reflected in the image data.

まず、第一の時刻の投影領域から第一の時刻から所定の時間間隔だけ遡った第二の時刻の投影領域を減算することで差分画像を作成する。次に、差分画像において正の値を取る画素(増加画素)の数(増加画素数)と負の値を取る画素(減少画素)の数(減少画素数)をカウントする。   First, a difference image is created by subtracting a projection area at a second time that is back from the projection area at the first time by a predetermined time interval from the first time. Next, the number of pixels (increasing pixels) that take a positive value in the difference image (the number of increasing pixels) and the number of pixels (decreasing pixels) that take a negative value (the number of decreasing pixels) are counted.

増加画素数と減少画素数を各々所定の閾値と比較し、少なくとも一方が閾値より大きいか、両方とも閾値より大きいことをもって管理作業が発生したものと判断する。なお、増加画素数と減少画素数はどちらか一方のみに限定して用いてもよい。   The increase pixel number and the decrease pixel number are each compared with a predetermined threshold value, and it is determined that the management work has occurred when at least one is greater than the threshold value or both are greater than the threshold value. Note that the increased pixel number and the decreased pixel number may be limited to only one of them.

葉の増減の評価値の導出による管理作業の発生有無の判断は、植物栽培支援装置10がカメラ20から画像データを受信した際に逐次実施しても良いし、ステップS102にて水分ストレス状態が所定の条件を満たした場合にのみに実施しても良い。   The determination of the occurrence of management work by deriving the evaluation value of the increase / decrease in leaves may be performed sequentially when the plant cultivation support apparatus 10 receives image data from the camera 20, or the water stress state is determined in step S102. You may implement only when predetermined conditions are satisfy | filled.

第3の実施の形態に係る植物栽培支援装置によれば、観察対象の植物において投影領域の増加箇所や減少箇所の大きさに基づき、管理作業が発生したか否かを検出して給液の必要性を判断する際の判断材料として用いることで、給液要否の誤判断を抑制することができる。仮に管理作業によって投影面積が大きく変動しない場合であっても、その空間的偏りの変動から管理作業の発生有無を検知することができる。その他の効果については、第1の実施の形態と同様である。   According to the plant cultivation support device according to the third embodiment, whether or not the management work has occurred is detected based on the size of the increase or decrease of the projection area in the plant to be observed. By using it as a determination material when determining the necessity, it is possible to suppress erroneous determination of the necessity of liquid supply. Even if the projected area does not vary greatly due to the management work, it is possible to detect whether or not the management work has occurred from the variation in the spatial deviation. Other effects are the same as those in the first embodiment.

〈第3の実施の形態の変形例1〉
第3の実施の形態の変形例1では、部分領域ごとの投影領域の増加箇所や減少箇所の大きさにより葉の量の増減の評価値を導出する植物栽培支援装置の例を示す。なお、第3の実施の形態の変形例1において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Variation 1 of the third embodiment>
In the first modification of the third embodiment, an example of a plant cultivation support device that derives an evaluation value of increase / decrease in the amount of leaves based on the size of the increase or decrease of the projection region for each partial region is shown. In the first modification of the third embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

第3の実施の形態では、画像データにおいて領域を限定せずに管理作業の有無の判断を行ったが、本発明はこれに限定されない。前述したように、管理作業に伴う植物の外観変化は局所的に発生するため、投影領域の増加箇所や減少箇所をより狭い範囲で評価することで、変動の検出感度が向上することが期待できる。そこで、第3の実施の形態の変形例1では、画像データを複数の部分領域に分割し、部分領域ごとに増加画素数や減少画素数を評価することで管理作業の有無を判断する。   In the third embodiment, the presence / absence of management work is determined without limiting the area in the image data, but the present invention is not limited to this. As described above, since the appearance change of the plant accompanying the management work occurs locally, it can be expected that the detection sensitivity of fluctuation is improved by evaluating the increase or decrease of the projection area in a narrower range. . Therefore, in the first modification of the third embodiment, the image data is divided into a plurality of partial areas, and the presence / absence of management work is determined by evaluating the number of increased or decreased pixels for each partial area.

まず、画像データを予め設定された基準に基づいて部分領域に分割する。分割方法は第1の実施の形態の変形例と同様である。次に、部分領域ごとに投影領域の増加画素数や減少画素数を導出し、図3のステップS103と同様に局所領域ごとに葉の増減の評価値に基づく管理作業の判断を行う。最後に、局所領域ごとの判断結果を統合して管理作業の有無を判断する。局所領域ごとの判断結果の統合方法は第1の実施の形態の変形例と同様である。   First, the image data is divided into partial areas based on preset criteria. The dividing method is the same as that of the modified example of the first embodiment. Next, the number of increased or decreased pixels in the projection area is derived for each partial area, and management work is determined based on the evaluation value of the increase / decrease in leaves for each local area, as in step S103 of FIG. Finally, the determination results for each local area are integrated to determine the presence or absence of management work. The method for integrating the determination results for each local area is the same as that of the modification of the first embodiment.

第3の実施の形態の変形例1に係る植物栽培支援装置によれば、局所領域ごとに葉の増減の評価値に基づく管理作業の判断を行い、その結果を統合して管理作業の有無を判断することで、画像データ全体を一括で判断する場合よりも、検出感度を向上させることができる。その他の効果については、第1の実施の形態と同様である。   According to the plant cultivation support device according to the first modification of the third embodiment, the management work is determined based on the evaluation value of the increase or decrease of the leaves for each local region, and the result is integrated to determine whether or not there is the management work. By making the determination, the detection sensitivity can be improved as compared with the case where the entire image data is determined collectively. Other effects are the same as those in the first embodiment.

〈第3の実施の形態の変形例2〉
第3の実施の形態の変形例2では、投影領域の増加箇所や減少箇所の重心位置変動により葉の量の増減の評価値を導出する植物栽培支援装置の例を示す。なお、第3の実施の形態の変形例2において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Modification 2 of the third embodiment>
In a second modification of the third embodiment, an example of a plant cultivation support apparatus that derives an evaluation value for an increase or decrease in the amount of leaves by a change in the center of gravity position of an increase or decrease in the projection area is shown. In the second modification of the third embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

第3の実施の形態では、増加画素や減少画素の数に基づいて管理作業を検出したが、本発明はこれに限定されない。管理作業に伴う植物の外観変化に局所性あるということは、所定の時間だけ離れた投影領域間の差分である増加画素や減少画素の出現位置に空間的な偏りが存在することになる。   In the third embodiment, the management work is detected based on the number of increased pixels and decreased pixels, but the present invention is not limited to this. The locality in the appearance change of the plant accompanying the management work means that there is a spatial bias in the appearance positions of the increase pixel and the decrease pixel that are the differences between the projection areas separated by a predetermined time.

この空間的な偏りを、第2の実施の形態のように重心座標の経時変化として検出できる。すなわち、画像データが取得されるたびに増加画素や減少画素の重心位置を求めて時系列データとして蓄積し、そのデータの一次微分の絶対値と閾値とを比較することで管理作業の発生有無を判断することができる。なお、第3の実施の形態の変形例1と同様、部分領域ごとに判断を行った後に統合して判断を行っても良い。その他の効果については、第1の実施の形態と同様である。   This spatial deviation can be detected as a change with time in the barycentric coordinates as in the second embodiment. That is, every time image data is acquired, the center of gravity position of increasing pixels and decreasing pixels is obtained and accumulated as time-series data, and the occurrence of management work is determined by comparing the absolute value of the first derivative of the data with a threshold value. Judgment can be made. Note that, similarly to the first modification of the third embodiment, the determination may be performed after performing the determination for each partial region. Other effects are the same as those in the first embodiment.

〈第4の実施の形態〉
第4の実施の形態では、距離センサを備えた植物栽培支援システムの例を示す。なお、第4の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Fourth embodiment>
In 4th Embodiment, the example of the plant cultivation assistance system provided with the distance sensor is shown. Note that in the fourth embodiment, descriptions of the same components as those of the above-described embodiments may be omitted.

図4は、第4の実施の形態に係る植物栽培支援システムについて説明する図である。図4を参照するに、植物栽培支援システム2は、距離センサ30が追加された点が植物栽培支援システム1(図1参照)と相違する。   FIG. 4 is a diagram illustrating a plant cultivation support system according to the fourth embodiment. Referring to FIG. 4, the plant cultivation support system 2 is different from the plant cultivation support system 1 (see FIG. 1) in that a distance sensor 30 is added.

距離センサ30は、植物栽培支援装置10のインタフェース11と通信可能に構成されている。通信は有線であっても無線であってもよい。距離センサ30は、例えば、所定の時間間隔又は植物栽培支援装置10からの指示を受けて、被写体の植物500までの距離データを取得する。   The distance sensor 30 is configured to be able to communicate with the interface 11 of the plant cultivation support device 10. Communication may be wired or wireless. The distance sensor 30 acquires distance data to the subject plant 500 in response to, for example, a predetermined time interval or an instruction from the plant cultivation support device 10.

距離センサ30としては、例えば、レンズ焦点法やパッシブ・ステレオ法等の受動型の方式を採用するセンサ(例えば、単眼カメラやステレオカメラ等)を用いることができる。又、距離センサ30として、例えば、TOF(Time-of-Flight)法やアクティブ・ステレオ法等の能動型の方式を採用するセンサ(例えば、光レーダやプロジェクタカメラシステム等)を用いてもよい。又、距離センサ30は、同一種類の複数個のセンサや、複数種類のセンサから構成されてもよい。   As the distance sensor 30, for example, a sensor (for example, a monocular camera, a stereo camera, or the like) that employs a passive method such as a lens focus method or a passive stereo method can be used. Further, as the distance sensor 30, for example, a sensor (for example, an optical radar, a projector camera system, or the like) that employs an active type such as a TOF (Time-of-Flight) method or an active stereo method may be used. The distance sensor 30 may be composed of a plurality of sensors of the same type or a plurality of types of sensors.

距離センサ30により取得された距離データは、植物栽培支援装置10へ提供され、インタフェース11を介して記憶部13へと格納される。格納された距離データは、CPU12により記憶部13から読み出される。第1評価部121は、距離データを入手し、入手した距離データに基づいて植物500の水分ストレスの評価値を導出し、水分ストレス状態を推定する。距離データを用いて水分ストレスを評価することで、画像データでは捉えられない葉の変動を捉えることができる。   The distance data acquired by the distance sensor 30 is provided to the plant cultivation support device 10 and stored in the storage unit 13 via the interface 11. The stored distance data is read from the storage unit 13 by the CPU 12. The first evaluation unit 121 obtains distance data, derives an evaluation value of the water stress of the plant 500 based on the obtained distance data, and estimates a water stress state. By evaluating the water stress using the distance data, it is possible to capture leaf fluctuations that cannot be captured by image data.

第1の実施の形態と同様に、カメラ20により取得された画像データは、植物栽培支援装置10へと伝送され、インタフェース11を介して記憶部13へと格納される。格納された画像データは、CPU12により記憶部13から読み出される。第2評価部122は、画像データを入手し、入手した画像データに基づいて植物500の葉の増減の評価値を導出する。第2評価部122は、導出した葉の増減の評価値に基づいて、植物500の外観変化の原因が水分ストレスであるか、他の要因であるかを識別する。例えば、葉の増減の評価値を導出して管理作業の発生有無を推定する。   Similar to the first embodiment, the image data acquired by the camera 20 is transmitted to the plant cultivation support apparatus 10 and stored in the storage unit 13 via the interface 11. The stored image data is read from the storage unit 13 by the CPU 12. The second evaluation unit 122 obtains image data, and derives an evaluation value of increase / decrease in the leaves of the plant 500 based on the obtained image data. The 2nd evaluation part 122 identifies whether the cause of the external appearance change of the plant 500 is a water stress or another factor based on the derived evaluation value of the increase or decrease of the leaf. For example, an evaluation value of leaf increase / decrease is derived to estimate whether or not management work has occurred.

又、制御部123は、第1評価部121が距離データから導出した水分ストレスの評価値及び第2評価部122が画像データから導出した葉の増減の評価値に基づいて、植物500に対して施すべき制御を決定し、制御に用いる制御信号を生成する。例えば、制御部123は、植物500に対する給液の要否を判断し、植物500に対して施すべき制御として給液を決定し、給液に用いる制御信号を生成する。   In addition, the control unit 123 applies the plant 500 based on the water stress evaluation value derived from the distance data by the first evaluation unit 121 and the leaf increase / decrease evaluation value derived from the image data by the second evaluation unit 122. The control to be performed is determined, and a control signal used for the control is generated. For example, the control unit 123 determines whether or not the liquid supply to the plant 500 is necessary, determines the liquid supply as a control to be applied to the plant 500, and generates a control signal used for the liquid supply.

第1の実施の形態と同様に、制御部123により給液が必要と判断された場合、制御部123が生成した制御信号が通知部70に送信され、通知部70により給液が必要である旨の通知を行うことができる。   As in the first embodiment, when the control unit 123 determines that liquid supply is necessary, the control signal generated by the control unit 123 is transmitted to the notification unit 70 and the notification unit 70 needs liquid supply. Notification can be made.

なお、カメラ20や距離センサ30は、植物500を視野角内に捉えられる位置であれば、どこに設置してもよいが、植物500の鉛直上方に近い位置に設置することが望ましい。   The camera 20 and the distance sensor 30 may be installed anywhere as long as the plant 500 can be captured within the viewing angle, but it is desirable to install the camera 20 and the distance sensor 30 at a position near the plant 500 in the vertical direction.

このように、水分ストレス評価値の導出と葉の増減の評価値の導出を何れもカメラを用いて実現する構成には限定されず、水分ストレス評価値の導出は他の装置を用いて評価してもよい。他の装置として例えば距離センサ30を用いることで、水分ストレスに伴い生じる葉の萎れを高さ変動として計測し、高さの変動を閾値など所定の基準に照らし合わせることで水分ストレス状態を評価することができる。   As described above, the derivation of the water stress evaluation value and the derivation of the leaf increase / decrease evaluation value are not limited to the configuration in which the camera is used, and the derivation of the water stress evaluation value is evaluated using another device. May be. For example, by using the distance sensor 30 as another device, the leaf wrinkle caused by the water stress is measured as a height fluctuation, and the water stress state is evaluated by comparing the height fluctuation with a predetermined standard such as a threshold value. be able to.

次に、植物栽培支援システム2を用いた植物栽培支援方法について説明する。図5は、第4の実施の形態に係る植物栽培支援装置の処理を示すフローチャートの一例である。図5を参照しながら、植物栽培支援システム2の処理について詳細に説明する。   Next, a plant cultivation support method using the plant cultivation support system 2 will be described. FIG. 5 is an example of a flowchart showing processing of the plant cultivation support apparatus according to the fourth embodiment. The process of the plant cultivation support system 2 will be described in detail with reference to FIG.

まず、ステップS201では、CPU12の第1評価部121は、インタフェース11を介して距離センサ30から所定のタイミングで植物500の距離データを取得する。なお、所定のタイミングとは、例えば、距離センサ30がインタフェース11を介してCPU12からトリガ信号を受信したタイミングである。又、予め設定された時刻や時間間隔に基づいて決定されるタイミングであってもよい。   First, in step S <b> 201, the first evaluation unit 121 of the CPU 12 acquires distance data of the plant 500 from the distance sensor 30 via the interface 11 at a predetermined timing. The predetermined timing is, for example, the timing at which the distance sensor 30 receives a trigger signal from the CPU 12 via the interface 11. Alternatively, the timing may be determined based on a preset time or time interval.

なお、ステップS201では、所定位置(距離センサ30が設置されている位置)から植物500の少なくとも1点までの距離データを入手すればよい。すなわち、距離データは、空間中の1点のみから取得してもよいし、複数点から取得してもよい。更に、空間中の複数点から取得した距離データを統合して代表値(平均値、中央値、標準偏差等)に変換して利用してもよい。以降、距離データが空間中の複数点から取得される場合を例として説明する。   In step S201, distance data from a predetermined position (position where the distance sensor 30 is installed) to at least one point of the plant 500 may be obtained. That is, the distance data may be acquired from only one point in space or may be acquired from a plurality of points. Further, the distance data acquired from a plurality of points in the space may be integrated and converted into a representative value (average value, median value, standard deviation, etc.) for use. Hereinafter, a case where distance data is acquired from a plurality of points in space will be described as an example.

次に、ステップS202では、植物栽培支援装置10は、ステップS201で取得した距離データに基づいて水分ストレス状態を推定する。具体的には、CPU12の第1評価部121は、距離センサ30から入手した距離データを解析し、距離データに基づいて植物500の水分ストレス状態を推定し、水分ストレスの評価値を導出する。距離データから水分ストレス状態を推定する方法としては、次のようなものが例示できる。   Next, in step S202, the plant cultivation assistance apparatus 10 estimates a water stress state based on the distance data acquired in step S201. Specifically, the first evaluation unit 121 of the CPU 12 analyzes the distance data obtained from the distance sensor 30, estimates the water stress state of the plant 500 based on the distance data, and derives the evaluation value of the water stress. Examples of the method for estimating the moisture stress state from the distance data include the following.

第1の例は、検量線に基づく推定である。すなわち、事前に水分ストレス状態を破壊計測等の方法で計測し、それと同時刻、同個体に対して計測した距離データとを対応付け、検量線を引いておく。この検量線を用いることで、ある個体の任意の時刻の距離データから水分ストレス状態を推定することができる。   The first example is estimation based on a calibration curve. In other words, the moisture stress state is measured in advance by a method such as fracture measurement, and this is correlated with the distance data measured for the same individual at the same time, and a calibration curve is drawn. By using this calibration curve, the water stress state can be estimated from the distance data of an individual at an arbitrary time.

第2の例は、距離の変化量に基づく推定である。すなわち、水分ストレス状態を推定する時刻よりも前の、所定の時間範囲の距離データから、萎れが生じていない状態における距離データの代表値D0を抽出する。この代表値D0と任意の時刻の距離データの代表値Dtとを比較することで、葉の萎れ度合いを表す萎れ率を算出する。比較の方法としては、D0とDtの比を求める方法や、D0とDtの差を求める方法が例示できる。この萎れ率に基づいて、例えば、前述したものと同様の手順で作成した検量線を用いて水分ストレス状態を推定することができる。   The second example is estimation based on the amount of change in distance. That is, the representative value D0 of the distance data in a state where no wilting has occurred is extracted from the distance data in a predetermined time range before the time when the moisture stress state is estimated. By comparing the representative value D0 with the representative value Dt of the distance data at an arbitrary time, a deflation rate representing the degree of deflation of the leaves is calculated. Examples of the comparison method include a method for obtaining a ratio between D0 and Dt and a method for obtaining a difference between D0 and Dt. Based on this wrinkle rate, for example, a water stress state can be estimated using a calibration curve created in the same procedure as described above.

第3の例は、三次元形状に基づく推定である。すなわち、空間的に取得された距離データに基づいて、植物全体の形状や葉の形状を三次元復元し、その三次元形状を用いて水分ストレス状態を推定する。なお、この場合には、植物全体の形状や葉の形状を三次元復元できる程度に、距離データを密に取得する必要がある。   The third example is estimation based on a three-dimensional shape. That is, based on the spatially acquired distance data, the shape of the whole plant and the shape of the leaf are three-dimensionally restored, and the water stress state is estimated using the three-dimensional shape. In this case, it is necessary to acquire distance data as densely as possible so that the shape of the whole plant and the shape of the leaves can be three-dimensionally restored.

植物全体の形状を用いる場合には、萎れが生じていない状態における植物全体の基準形状を記憶しておき、その基準形状からの変化度合いに基づいて葉の萎れ度合いを推測することができる。一例として、萎れが生じていない状態の樹冠の幅や体積を基準とし、現時刻の樹冠の幅や体積の割合から、予め作成しておいた検量線を用いて葉の萎れ度合いに変換する方法が挙げられる。   When using the shape of the whole plant, the reference shape of the whole plant in a state where no wilt has occurred is stored, and the degree of leaf wilt can be estimated based on the degree of change from the reference shape. As an example, based on the width and volume of the canopy in a state where no wilting has occurred as a reference, a method of converting the ratio of the width and volume of the crown at the current time into a degree of leaf wilting using a calibration curve prepared in advance. Is mentioned.

又、葉の形状を用いる場合には、葉の水平面に対する傾きを求め、傾きの大きさに基づいて葉の萎れ度合いを推測することができる。   When the leaf shape is used, the inclination of the leaf with respect to the horizontal plane can be obtained, and the degree of leaf wilting can be estimated based on the magnitude of the inclination.

植物全体の形状を用いる場合、葉の形状を用いる場合の何れについても、求めた葉の萎れ度合いと、予め設定された葉の萎れ度合いと水分ストレスとの対応関係から、水分ストレスの状態を推定することができる。   When using the shape of the whole plant or the shape of the leaf, the state of water stress is estimated from the obtained degree of leaf wilt and the correspondence between the preset leaf wilt and water stress. can do.

なお、上記のようにして推定する水分ストレス状態は、植物の水分ストレスの目安となる指標であればよく、植物にかかっている水分ストレスの厳密な値を求める必要は必ずしもない。   Note that the water stress state estimated as described above may be an index serving as a measure of the water stress of the plant, and it is not always necessary to obtain the exact value of the water stress applied to the plant.

距離センサ30から得られる距離データには、植物の他に地面だけでなく、支柱や誘引紐等の農業用品がノイズとして含まれている場合がある。これらノイズが混入した距離データを用いて水分ストレス状態を推定すると、推定結果に大きな誤差が生じるおそれがある。そこで、これらのノイズを適宜除去することが望ましい。   In addition to plants, the distance data obtained from the distance sensor 30 may include not only the ground but also agricultural supplies such as support pillars and attraction strings as noise. If the moisture stress state is estimated using the distance data mixed with noise, a large error may occur in the estimation result. Therefore, it is desirable to remove these noises as appropriate.

例えば、地面であれば距離センサの高さに基づいて地面までの距離は計算できるため、地面に相当する距離データを除去することができる。又、農業用品は、予め植物がない状態で取得した距離データと、植物を含む距離データとの差分を取ることで除去することができる。   For example, since the distance to the ground can be calculated on the ground based on the height of the distance sensor, distance data corresponding to the ground can be removed. Agricultural supplies can be removed by taking the difference between the distance data acquired in the absence of a plant in advance and the distance data including the plant.

更に、カメラで撮影した画像から色や形状の特徴に基づいて植物でない物体を特定し、距離データにおける当該物体に相当するデータを選択的に排除してもよい。この方法は、距離センサ30としてカメラを用いる場合に採用できることはもちろんであるが、距離センサ30としてカメラを用いない場合にはカメラ20からの画像データを用いることができる。   Furthermore, an object that is not a plant may be specified from an image photographed by a camera based on color or shape characteristics, and data corresponding to the object in the distance data may be selectively excluded. This method can be adopted when a camera is used as the distance sensor 30, but image data from the camera 20 can be used when a camera is not used as the distance sensor 30.

次に、ステップS203では、CPU12の第2評価部122は、インタフェース11を介してカメラ20から所定のタイミングで植物500の画像データを取得する。なお、所定のタイミングとは、例えば、カメラ20がインタフェース11を介してCPU12からトリガ信号を受信したタイミングである。又、予め設定された時刻や時間間隔に基づいて決定されるタイミングであってもよい。   Next, in step S <b> 203, the second evaluation unit 122 of the CPU 12 acquires image data of the plant 500 from the camera 20 through the interface 11 at a predetermined timing. The predetermined timing is, for example, the timing at which the camera 20 receives a trigger signal from the CPU 12 via the interface 11. Alternatively, the timing may be determined based on a preset time or time interval.

次に、ステップS204では、植物栽培支援装置10は、ステップS203で取得した画像データに基づいて植物500の葉の増減の評価値を導出する。具体的には、CPU12の第2評価部122は、カメラ20から入手した画像データを解析し、画像データに写る葉の量の増減を評価する。そして、葉の量の増減に基づき、葉かき作業や誘引作業等の管理作業があったか否かを推定する。管理作業の検出には、第1〜第3の実施の形態で例示した方法を用いることができる。   Next, in step S204, the plant cultivation support apparatus 10 derives an evaluation value of increase / decrease of the leaves of the plant 500 based on the image data acquired in step S203. Specifically, the second evaluation unit 122 of the CPU 12 analyzes the image data obtained from the camera 20 and evaluates the increase or decrease in the amount of leaves reflected in the image data. Then, based on the increase / decrease in the amount of leaves, it is estimated whether or not there has been a management work such as a leaf writing work or an attracting work. For the detection of the management work, the methods exemplified in the first to third embodiments can be used.

次に、ステップS205では、植物栽培支援装置10は、水分ストレスの評価値及び葉の増減の評価値に基づいて給液の要否を判断する。具体的には、CPU12の制御部123は、植物500に対する給液が必要か否かを、ステップS202で第1評価部121が導出した水分ストレスの評価値、及びステップS204で第2評価部122が導出した葉の増減の評価値に基づいて判断する。給液の要否は、例えば、水分ストレスの評価値が予め設定された閾値を越えており、かつ葉の増減の評価値が予め設定された閾値を越えている(管理作業が検出されていない)ことに基づいて判断することができる。   Next, in step S <b> 205, the plant cultivation support device 10 determines whether or not liquid supply is necessary based on the evaluation value of moisture stress and the evaluation value of increase / decrease in leaves. Specifically, the control unit 123 of the CPU 12 determines whether or not the liquid supply to the plant 500 is necessary, the water stress evaluation value derived by the first evaluation unit 121 in step S202, and the second evaluation unit 122 in step S204. Judgment is made based on the evaluation value of the increase or decrease of the leaves derived from. The necessity of liquid supply is, for example, that the evaluation value of water stress exceeds a preset threshold value, and the evaluation value of leaf increase / decrease exceeds a preset threshold value (no management operation has been detected) ) Can be determined based on that.

なお、葉の増減の評価値に基づいて水分ストレスの評価値を更新した上で閾値と比較してもよい。具体的には、葉の増減の評価値に基づいて管理作業が発生したと判断された場合、水分ストレスの評価値を管理作業が発生する前の状態の水分ストレスの評価値や、水分ストレスがない状態の水分ストレスの評価値で上書きする方法が考えられる。   It should be noted that the water stress evaluation value may be updated based on the leaf increase / decrease evaluation value and then compared with the threshold value. Specifically, when it is determined that the management work has occurred based on the evaluation value of the increase or decrease of the leaf, the evaluation value of the water stress before the management work occurs or the water stress A method of overwriting with the evaluation value of the moisture stress in the absence state is conceivable.

ステップS205において給液が必要と判断された場合(Yesの場合)にはステップS206に進み、給液が不要と判断された場合(Noの場合)にはステップS207に進む。   If it is determined in step S205 that liquid supply is necessary (Yes), the process proceeds to step S206. If it is determined that liquid supply is not required (No), the process proceeds to step S207.

ステップS206では、通知部70が所定の通知を行う。すなわち、制御部123により給液が必要と判断された場合、CPU12は通知部70に情報を送信し、通知部70により給液が必要である旨の通知を行う。給液が必要である旨の通知の具体例は前述の通りである。   In step S206, the notification unit 70 performs a predetermined notification. That is, when the control unit 123 determines that liquid supply is necessary, the CPU 12 transmits information to the notification unit 70 and notifies the notification unit 70 that liquid supply is necessary. A specific example of the notification that liquid supply is necessary is as described above.

以上のステップS201からS206までが1回の距離データ及び画像データの取得に付随して実施される一連の処理である。これらの各ステップが完了したら、ステップS207で制御を終了するか否かを判断する。ステップS207において終了すると判断された場合(Yesの場合)には制御を終了し、終了しないと判断された場合(Noの場合)にはステップS201に戻り、所定の時刻又は時間間隔を経た後にステップS201〜S206の処理が繰り返される。   The above steps S201 to S206 are a series of processes performed in association with the acquisition of one distance data and image data. When these steps are completed, it is determined in step S207 whether or not to end the control. If it is determined in step S207 that the process is to be ended (in the case of Yes), the control is ended, and if it is determined that the process is not to be ended (in the case of No), the process returns to step S201. The processing of S201 to S206 is repeated.

なお、ステップS103では葉の量の増減の評価値に基づいて管理作業の発生有無を推定する例を示したが、第1の実施の形態と同様に、管理作業は葉の量が増減する原因の一例に過ぎない。前述したように葉の量の増減は水分ストレス状態の誤判断に繋がることから、葉の量の増減を捉えることが本発明の本質であって、管理作業の発生有無を推定することは本発明の本質ではない。   In addition, although the example which estimates the presence or absence of management work based on the evaluation value of increase / decrease in the amount of leaves was shown in step S103, the reason for the increase / decrease in the amount of leaves is similar to the first embodiment. This is just an example. As described above, an increase or decrease in the amount of leaves leads to a misjudgment of the water stress state, so capturing the increase or decrease in the amount of leaves is the essence of the present invention, and estimating the occurrence of management work is the present invention. Is not the essence of

又、ステップS206では、給液が必要と判断された場合に予め登録された連絡先に通知しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、不図示の給液手段を用い、植物に対して水分ストレス状態に応じて予め設定された量だけ自動的に給液を行ってもよい。   In step S206, when it is determined that liquid supply is necessary, the contact information registered in advance is notified, but the present invention is not limited to this. For example, liquid supply means (not shown) may be used to automatically supply liquid to a plant by a preset amount according to the moisture stress state.

第4の実施の形態に係る植物栽培支援装置によれば、カメラに限定されない様々な方法を用いて導出した水分ストレスの評価値及び葉の増減の評価値を組み合わせることで、給液要否の誤判断を抑制することができる。その他の効果については、第1の実施の形態と同様である。   According to the plant cultivation support apparatus according to the fourth embodiment, by combining the water stress evaluation value and the leaf increase / decrease evaluation value derived using various methods not limited to cameras, whether or not liquid supply is necessary False judgment can be suppressed. Other effects are the same as those in the first embodiment.

なお、距離データを画像データとして利用することも可能である。具体的には、距離データが二次元データであれば、各点までの距離を輝度と見なすことで、距離データは画像データとして扱うこともできる。その場合、カメラ20は不要となり、図5のステップS203を省略することが可能である。   The distance data can be used as image data. Specifically, if the distance data is two-dimensional data, the distance data can be handled as image data by regarding the distance to each point as luminance. In that case, the camera 20 becomes unnecessary, and step S203 in FIG. 5 can be omitted.

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and replacements are made to the above-described embodiment without departing from the scope described in the claims. Can be added.

1、2 植物栽培支援システム
10 植物栽培支援装置
11 インタフェース
12 CPU
13 記憶部
14 バス
20 カメラ
30 距離センサ
70 通知部
80 記憶媒体装着部
121 第1評価部
122 第2評価部
123 制御部
500 植物
1, 2 Plant cultivation support system 10 Plant cultivation support device 11 Interface 12 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Memory | storage part 14 Bus | bath 20 Camera 30 Distance sensor 70 Notification part 80 Storage medium mounting part 121 1st evaluation part 122 2nd evaluation part 123 Control part 500 Plant

特開2007−306846号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-306846

Claims (12)

植物の状態を評価して前記植物の栽培を支援する植物栽培支援装置であって、
前記植物に関する所定データを入手し、前記所定データに基づいて前記植物の水分ストレスの評価値を導出する第1評価部と、
前記植物の画像データを入手し、前記画像データに基づいて前記植物の葉の増減の評価値を導出する第2評価部と、
前記水分ストレスの評価値及び前記葉の増減の評価値に基づいて、前記植物に対して施すべき制御を決定し、前記制御に用いる制御信号を生成する制御部と、を有する、ことを特徴とする植物栽培支援装置。
A plant cultivation support device for evaluating the state of a plant and supporting cultivation of the plant,
A first evaluation unit that obtains predetermined data related to the plant and derives an evaluation value of water stress of the plant based on the predetermined data;
A second evaluation unit that obtains image data of the plant and derives an evaluation value of increase or decrease in leaves of the plant based on the image data;
A control unit that determines a control to be applied to the plant based on the evaluation value of the water stress and the evaluation value of the increase or decrease of the leaves, and generates a control signal used for the control, Plant cultivation support device.
前記第2評価部は、前記画像データから葉の領域を抽出して前記葉の領域の代表値を導出し、前記代表値の所定の時間間隔における変化量に基づいて前記葉の増減の評価値を導出する、ことを特徴とする請求項1に記載の植物栽培支援装置。   The second evaluation unit extracts a leaf region from the image data, derives a representative value of the leaf region, and evaluates an increase or decrease of the leaf based on a change amount of the representative value in a predetermined time interval. The plant cultivation support device according to claim 1, wherein the plant cultivation support device is derived. 前記代表値は、前記葉の領域の面積と前記葉の領域の重心位置の少なくとも一方を含む、ことを特徴とする請求項2に記載の植物栽培支援装置。   The plant cultivation support device according to claim 2, wherein the representative value includes at least one of an area of the leaf region and a gravity center position of the leaf region. 前記第2評価部は、前記画像データから葉の領域を抽出し、第一の時刻における前記葉の領域と、第二の時刻における前記葉の領域との差分に基づいて前記葉の増減の評価値を導出する、ことを特徴とする請求項1に記載の植物栽培支援装置。   The second evaluation unit extracts a leaf region from the image data, and evaluates the increase or decrease of the leaf based on a difference between the leaf region at a first time and the leaf region at a second time. The plant cultivation support apparatus according to claim 1, wherein a value is derived. 前記所定データは、前記第2評価部が入手する前記画像データである、ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の植物栽培支援装置。   The plant cultivation support apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the predetermined data is the image data obtained by the second evaluation unit. 前記所定データは、所定位置から前記植物の少なくとも1点までの距離データである、ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の植物栽培支援装置。   The plant cultivation support device according to any one of claims 1 to 4, wherein the predetermined data is distance data from a predetermined position to at least one point of the plant. 請求項1乃至6の何れか一項に記載の植物栽培支援装置と、
前記画像データを前記植物栽培支援装置に提供する画像データ提供手段と、を有する、ことを特徴とする植物栽培支援システム。
The plant cultivation support device according to any one of claims 1 to 6,
An image data providing means for providing the image data to the plant cultivation support device.
請求項6に記載の植物栽培支援装置と、
前記距離データを取得して前記植物栽培支援装置に提供する距離センサと、を有する、ことを特徴とする植物栽培支援システム。
A plant cultivation support device according to claim 6;
A plant cultivation support system, comprising: a distance sensor that acquires the distance data and provides the plant cultivation support device.
前記植物栽培支援装置は、前記距離データを前記画像データとして扱う、ことを特徴とする請求項8に記載の植物栽培支援システム。   The plant cultivation support system according to claim 8, wherein the plant cultivation support apparatus handles the distance data as the image data. 植物の状態を評価して前記植物の栽培を支援する植物栽培支援方法であって、
前記植物に関する所定データを入手し、前記所定データに基づいて前記植物の水分ストレスの評価値を導出するステップと、
前記植物の画像データを入手し、前記画像データに基づいて前記植物の葉の増減の評価値を導出するステップと、
前記水分ストレスの評価値及び前記葉の増減の評価値に基づいて、前記植物に対して施すべき制御を決定し、前記制御に用いる制御信号を生成するステップと、を有する、ことを特徴とする植物栽培支援装置。
A plant cultivation support method for evaluating the state of a plant and supporting cultivation of the plant,
Obtaining predetermined data relating to the plant, and deriving an evaluation value of water stress of the plant based on the predetermined data;
Obtaining image data of the plant, and deriving an evaluation value of increase or decrease of leaves of the plant based on the image data;
And determining a control to be performed on the plant based on the evaluation value of the water stress and the evaluation value of the increase / decrease of the leaf, and generating a control signal used for the control. Plant cultivation support device.
請求項10に記載の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。   The program which makes a computer perform each step of Claim 10. 請求項11に記載のプログラムを格納した記憶媒体。   A storage medium storing the program according to claim 11.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019193583A (en) * 2018-05-01 2019-11-07 株式会社クボタ Water stress measuring device
JP2019193581A (en) * 2018-05-01 2019-11-07 株式会社クボタ Plant cultivation system
JP2020043779A (en) * 2018-09-14 2020-03-26 株式会社クボタ Watering control system
JP2020167967A (en) * 2019-04-04 2020-10-15 中国電力株式会社 Diagnostic device and program
JP7440094B2 (en) 2021-03-18 2024-02-28 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 Method for understanding fruit set status, yield prediction method, production adjustment method, and computer system

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019193583A (en) * 2018-05-01 2019-11-07 株式会社クボタ Water stress measuring device
JP2019193581A (en) * 2018-05-01 2019-11-07 株式会社クボタ Plant cultivation system
JP7130203B2 (en) 2018-05-01 2022-09-05 株式会社クボタ plant cultivation system
JP2020043779A (en) * 2018-09-14 2020-03-26 株式会社クボタ Watering control system
JP7090516B2 (en) 2018-09-14 2022-06-24 株式会社クボタ Irrigation control system
JP2020167967A (en) * 2019-04-04 2020-10-15 中国電力株式会社 Diagnostic device and program
JP7318280B2 (en) 2019-04-04 2023-08-01 中国電力株式会社 Diagnostic device and program
JP7440094B2 (en) 2021-03-18 2024-02-28 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 Method for understanding fruit set status, yield prediction method, production adjustment method, and computer system

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