JP2020054289A - Harvest prediction system for facility cultivated fruits - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、施設栽培果実の収穫予測システムに係り、例えばイチゴ等の栽培果実の施設栽培果実における収穫時期、収穫量、サイズ等に関し、個別の果実ごとに収穫時期、収穫量、サイズを予測する施設栽培果実の収穫予測システムに関する。また、人工知能を活用したより精度の高い収穫時期、収穫量、サイズを予測する施設栽培果実の収穫予測システムに関する。本明細書では、施設栽培果実の対象として「イチゴ」の栽培を例として説明するが、これに限らず、例えば、トマト、パブリカ、みかん、ぶどう等の他の施設栽培される果実にも適用される。また、本明細書で例示するイチゴの品種は、「紅ほっぺ」、「とちおとめ」などあらゆるイチゴの品種を対象とする。 The present invention relates to a system for predicting the harvest of facility-grown fruits, for example, regarding the harvest time, harvest amount, size, etc., of facility-grown fruits such as strawberries, and predicts the harvest time, amount, and size for each individual fruit. The present invention relates to a system for predicting harvest of institutionally grown fruits. In addition, the present invention relates to a system for predicting the harvest time of a facility cultivated fruit, which more accurately predicts the harvest time, amount, and size using artificial intelligence. In the present specification, the cultivation of "strawberry" will be described as an example of the target of facility-grown fruit, but the present invention is not limited to this, and is also applied to other facility-cultivated fruits such as tomato, publica, tangerine, and grape. You. In addition, the strawberry varieties exemplified in the present specification are intended for all strawberry varieties such as “red hop” and “tochiotome”.
図6に、本収穫予測システム1が適用される温室100の一つの実施例を示す。収穫予測システム1は、室内環境が制御された温室100内に設けられた栽培ベッド108で栽培されている果実23であるイチゴ2について適用する。この温室100は、柱材101及び梁材102からなる骨組に、例えば、フッ素フィルム、ガラス等の透明被覆材107が取り付けられている。また、屋根には防虫ネット付き天窓103、及び攪拌扇104が設けられ、さらに、天井には太陽光の日射を制御する自動遮光カーテン105及び室内の気温を平均化する自動保温カーテン106が設けられ、温室100の室内環境が制御されている。図6に示す温室100は、いわゆる“ハウス栽培”を行う施設の実施例であり、本発明の温室100は、この実施例に限らない。
FIG. 6 shows one embodiment of the
温室100には、栽培果実109であるイチゴ2を栽培する栽培ベッド108が並置され、この栽培ベッド108にイチゴ2の苗が設けられる。そして、その栽培ベッド108間の走行路110を自動走行ロボット113が走行し、この自動走行ロボット113に搭載された撮像カメラ114でイチゴ2を撮影する。この自動走行ロボット113には、画像モニタ112及び送受信アンテナ111が設けられ、栽培されているイチゴ2に関する情報を画像モニタ112に表示し、中央集中モニタなどに、栽培されているイチゴ2に関する情報を送受信する。また、自動走行ロボット113には、警告音発生器115などの報知手段が設けられ、栽培しているイチゴ2に変形果などの不良品が発生している場合やイチゴ2が突然変異を起こしている場合などに警告音を発生して担当者に報知する。
In the
イチゴ2は、台風や長雨などの自然環境の影響を受け易いため、近年、室内環境が制御された温室100内で栽培することが多い。このように、温室100内で栽培することで収穫時期をコントロールすることが可能になった。しかし、害虫や「うどん粉病」に代表される病気は、一旦発生すると温室100内で容易に蔓延してしまうため、人手をかけたイチゴ2の品質管理が必要となっている。
Since the
特許文献1には、時間とコストを削減でき、かつ、広域な領域の作物の収穫量を予測する収穫予測装置及び方法が開示されている。ここでは、画像解析部は作物の写っている画像データからスペクトルデータを取得し、取得したスペクトルデータとスペクトルDBに記憶しているスペクトルデータを比較し、作物の種別、育成段階を識別して作付面積を算出する。また、画像解析部により得られた作物の種別、育成段階、作付面積と、作物情報DBに記憶されている作物の育成期間、単位面積あたりの収穫量とから、作物の収穫量を予測することが記載されている。 Patent Literature 1 discloses a harvest prediction device and method that can reduce time and cost and that predict the yield of crops in a wide area. Here, the image analysis unit acquires spectrum data from the image data in which the crop is captured, compares the acquired spectrum data with the spectrum data stored in the spectrum DB, identifies the type of crop, and the growing stage, and crops. Calculate the area. Further, the crop yield is predicted from the crop type, the growing stage, the cropped area obtained by the image analysis unit, the crop growing period stored in the crop information DB, and the yield per unit area. Is described.
特許文献2には、黄緑色の収穫物であっても確実迅速に自動収穫可能とする収穫装置が開示されている。ここでは、収穫物の摘取部と走行制御部とを持ち自走可能な移動体と、送信機と受信機とから移動体の位置検出装置とを有し、移動体により収穫対象物の開花状況及び結実状況を認識する画像処理装置を有し、画像処理装置で認識する開花位置と時間とを記憶するメモリと、開花状況から結実する時間を演算するデータベースを有し、かつ、データベースの入力内容と画像処理装置の検出結果とに基づいて結実する時間と位置とを予測する演算部とを備えることが記載されている。
特許文献3には、ドローン等の無人航空機でのセンシングにより得られたデータに基づいて、農地等の管理並びに農作物の生育予測、収穫予測等を自動的に行い、農地並びに農作物等の適正な管理を実現する農業管理予測システムが開示されている。ここでは、無人航空機と、管理端末と通信自在なサーバ装置において、管理端末から送られてきた画像データを受信する通信部と、画像データに基づいて植生指数化を行う植生指数化部と、指数情報の標準偏差化を行う標準偏差化部と、標準偏差を意味化する意味化部とを備え、管理端末により無人航空機の航路及び撮影を遠隔制御し、無人航空機で得られた画像データに基づいてサーバ装置側で農業の管理予測を行うことが記載されている。
In
イチゴの施設栽培では、イチゴ等が日持ちしない作物であることから過熟によるロス率の増加等が発生するという問題があり、栽培しているイチゴが適度に色づいたら早急に収穫するために人手をかける必要があり、人件費が嵩むという問題があった。 Institutional cultivation of strawberries has the problem of increasing the loss rate due to overmaturity because strawberries etc. are crops that do not last for a long time. This has been a problem in that labor costs have to be increased.
また、イチゴの施設栽培では、果実の育成期間や収穫量等について精度よく予測できないか、熟練者の勘に頼らざるを得ないという問題があった。また、販売価格に大きな影響を与える果実のサイズについても精度よく予測できないという問題があった。 Moreover, in the cultivation of strawberries in a facility, there is a problem that the growing period and the yield of fruits cannot be accurately predicted or must rely on intuition of a skilled person. In addition, there is a problem that it is not possible to accurately predict the size of a fruit that greatly affects the selling price.
本願の目的は、かかる課題を解決し、果実の収穫日、収穫量、サイズ等を精度よく予測することで、安価で確実な収穫労働力と優良で確実な出荷先の確保により商品価値の高い施設栽培果実の収穫予測システムを提供することである。 The purpose of the present application is to solve such a problem and accurately predict the harvest date, harvest amount, size, etc. of the fruit, thereby ensuring a low-priced and reliable harvest labor force and securing a good and reliable shipping destination, thereby increasing the commercial value. The purpose of the present invention is to provide a system for predicting the yield of institutionally grown fruits.
また、果実の施設栽培において、人工知能のニューラルネットワーク等により各果実の個別特徴量を抽出して個々の果実を個別管理し、人手をかけずに果実の収穫日、収穫量、サイズ等を予測し、商品価値を高めた施設栽培果実の収穫予測システムが提供できる。 In addition, in facility cultivation of fruits, individual features of each fruit are extracted using artificial intelligence neural networks, etc., and each fruit is individually managed, and the harvest date, amount, size, etc. of the fruits are predicted without human intervention. In addition, it is possible to provide a facility cultivation fruit harvest prediction system with enhanced commercial value.
さらに、果実の施設栽培において、人工知能のディープラーニング等により、過去のビッグデータを参照して果実の収穫日、収穫量、サイズ等をより高精度の予測が可能となり、高品質な施設栽培果実の収穫予測システムが提供できる。 Furthermore, in the institutional cultivation of fruits, deep learning of artificial intelligence, etc., makes it possible to more accurately predict the harvest date, amount, size, etc. of fruits by referring to past big data. Harvest prediction system can be provided.
上記目的を達成するため、本発明に係る施設栽培果実の収穫予測システムは、室内環境が制御された温室内で栽培される果実を撮像カメラにより撮影し、撮像カメラが撮影した経時画像から果実の開花日を確定し、開花日以降の温室内の予定積算温度から収穫日を設定する収穫日予測部と、果実の開花数情報を積算して果実の収穫数を予測する果実収穫数予測部と、撮像カメラが撮影した果実の花床体積を算定する花床体積算定部と、花床体積から果実のサイズ情報を予測する果実サイズ予測部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the system for predicting the harvest of greenhouse cultivated fruits according to the present invention captures fruits cultivated in a greenhouse in which the indoor environment is controlled by an imaging camera, and obtains the fruits from the time-lapse images captured by the imaging camera. A harvest date prediction unit that determines the flowering date and sets the harvest date from the scheduled accumulated temperature in the greenhouse after the flowering date, and a fruit harvest number prediction unit that integrates the flowering number information of the fruit and predicts the harvest number of the fruit And a flower bed volume calculation unit that calculates the flower bed volume of the fruit captured by the imaging camera, and a fruit size prediction unit that predicts fruit size information from the flower bed volume.
上記構成により、室内環境が制御された温室内で栽培される各果実につき、撮像カメラにより撮影した経時画像から果実の収穫日、収穫数、及びサイズを的確に予側することができる。例えば、撮像カメラが撮影した定期的な経時画像から果実の開花日を確定し、開花日以降の温室内の予定積算温度から果実の収穫日を設定することができる。また、この果実の収穫日の予測を温室内の全ての果実について積算することで温室全体の果実の収穫数を予測することが可能となる。さらに、施設栽培される、例えばイチゴなどの果実の実の重量は、花床体積とほぼ比例関係にある。従って、果実の花床体積を計測することで販売単価が高い大粒のイチゴ等の果実の収穫量を事前に予測することができる。 With the above configuration, for each fruit cultivated in a greenhouse where the indoor environment is controlled, the date of harvest, the number of harvested fruits, and the size of the fruit can be accurately predicted from the time-lapse image taken by the imaging camera. For example, it is possible to determine the flowering date of the fruit from a regular temporal image taken by the imaging camera, and to set the harvest date of the fruit from the scheduled integrated temperature in the greenhouse after the flowering date. In addition, by integrating the prediction of the harvest date of the fruits for all the fruits in the greenhouse, it is possible to predict the number of fruits harvested in the entire greenhouse. In addition, the weight of fruits grown in a facility, such as strawberries, is approximately proportional to the flower bed volume. Therefore, by measuring the flower bed volume of a fruit, it is possible to predict in advance the yield of fruits such as large strawberries having a high sales unit price.
また、施設栽培果実の収穫予測システムは、果実ごとに識別番号を付与する識別番号付与部と、果実の経時画像を解析して個別特徴量を抽出して識別番号と紐付する特徴量抽出部とを備えることが好ましい。このように、イチゴなどの果実の経時画像を人工知能のニューラルネットワーク等により解析して画像の個別特徴量を抽出して識別番号を付与する。このように、栽培されるイチゴなどの果実を個別認識して個別に管理することでより精度の高い品質管理が可能となる。 In addition, the facility cultivated fruit harvest prediction system includes an identification number assigning unit that assigns an identification number to each fruit, a feature amount extracting unit that analyzes a temporal image of the fruit to extract individual feature amounts, and associates the identification amount with the identification number. It is preferable to provide In this manner, a time-lapse image of a fruit such as a strawberry is analyzed by an artificial intelligence neural network or the like, and individual feature amounts of the image are extracted and assigned identification numbers. As described above, by individually recognizing and cultivating fruits such as strawberry to be cultivated, more accurate quality control can be performed.
また、施設栽培果実の収穫予測システムは、特徴量抽出部により撮影された各果実の個別特徴量が識別番号と共に個別果実管理データベースに個別特徴量として保存されることが好ましい。このように、果実ごとに異なる、例えば、イチゴ自体の形状的な個別特徴量、又は「がく片」等のイチゴ自体に関連した周辺の形状等の個別特徴量により、個別にイチゴ等の果実を識別することができる。そして、この個別果実管理データベースに基づき、より精度の高い品質管理が可能となる。 Further, in the facility cultivation fruit harvest prediction system, it is preferable that the individual feature amount of each fruit photographed by the feature amount extraction unit is stored as an individual feature amount in the individual fruit management database together with the identification number. In this way, fruits such as strawberries are individually separated by individual characteristic amounts such as shapes that are different for each fruit, for example, the peripheral shape related to the strawberries themselves such as “slabs”, or “separation”. Can be identified. And based on this individual fruit management database, more precise quality control becomes possible.
また、施設栽培果実の収穫予測システムは、特徴量抽出部が撮像カメラにより撮影した果実の個別特徴量を個別果実管理データベースに記憶された果実の個別特徴量と比較し、果実を識別することが好ましい。これにより、撮像カメラにより撮影されるイチゴなどの果実は、定期的に成長してその形状も変化するが、その果実の個別特徴量から検索して撮像カメラにより撮像する度に個別に識別して管理することができる。 In addition, the system for predicting the yield of institution-grown fruits can identify the fruits by comparing the individual characteristic amounts of the fruits taken by the imaging camera with the characteristic amount extraction unit with the individual characteristic amounts of the fruits stored in the individual fruit management database. preferable. As a result, fruits such as strawberries imaged by the imaging camera grow periodically and their shapes change, but each time the fruits are retrieved from the individual feature amount of the fruits and individually imaged by the imaging camera, they are individually identified and identified. Can be managed.
また、施設栽培果実の収穫予測システムは個別果実管理データベースには、各果実の花床の経時画像の履歴情報が保存されることが好ましい。これにより、イチゴなどの果実の花床の経時画像を保存してビッグデータとし、毎年の果実栽培の収穫日、収穫数、及びサイズの予測において活用することができる。 Further, it is preferable that the harvest prediction system for the institutional grown fruits stores history information of a temporal image of the flower bed of each fruit in the individual fruit management database. Thus, a temporal image of a flower bed of a fruit such as a strawberry can be stored as big data, and can be used in prediction of a harvest date, a harvest number, and a size of fruit cultivation every year.
また、施設栽培果実の収穫予測システムは、収穫日予測部が個別果実管理データベースに保存された果実の経時画像から設定された収穫日を修正することが好ましい。これにより、イチゴなどの果実の開花日と開花日以降のハウス内の予定積算温度から設定された収穫日が、例えば、日照条件など他の要因により当初の収穫日からずれた場合などに、個別果実管理データベースに保存された、イチゴなどの果実の過去の経時画像を反映させ、人工知能のディープラーニング等により設定された収穫日を修正することができる。 Further, in the harvest prediction system for institutionally grown fruits, it is preferable that the harvest date prediction unit corrects the harvest date set from the temporal image of the fruits stored in the individual fruit management database. As a result, when the harvest date set from the flowering date of fruits such as strawberries and the estimated accumulated temperature in the house after the flowering date deviates from the initial harvest date due to other factors such as sunshine conditions, for example, The past time-lapse image of fruits such as strawberries stored in the fruit management database is reflected, and the harvest date set by artificial intelligence deep learning or the like can be corrected.
また、施設栽培果実の収穫予測システムは、果実サイズ予測部が個別果実管理データベースに保存されている果実のサイズに関する過去のビッグデータと、果実の経時画像との比較から果実に関するサイズを予測することが好ましい。これにより、イチゴなどの果実の花床が肥大化して果実となる過去の経過情報から人工知能により最終的なサイズを精度よく予測することができる。なお、「イチゴなどの果実に関するサイズ」とはイチゴなどの果実の実の重量としても良い。 In addition, the system for predicting the yield of institution-grown fruits requires the fruit size prediction unit to predict the size of fruits based on comparisons of past big data stored in the individual fruit management database with historical images of the fruits. Is preferred. As a result, the final size can be accurately predicted by artificial intelligence from past progress information in which the flower bed of a fruit such as a strawberry is enlarged and becomes a fruit. The “size related to fruit such as strawberry” may be the weight of fruit such as strawberry.
また、施設栽培果実の収穫予測システムは、撮像カメラは自動走行ロボットに搭載され、接写が可能な高さに調整された栽培ベッドに沿って並走することが好ましい。これにより、自動走行ロボットは、栽培ベッドに設けられた各イチゴなどの果実の花床や実等を接写して撮影することができ、人工知能により詳細に解析することができる。 In the system for predicting the harvest of institutionally grown fruits, it is preferable that the imaging camera is mounted on an automatic traveling robot and runs in parallel along a growing bed adjusted to a height that allows close-up photography. Accordingly, the automatic traveling robot can take close-up shots of the flower bed, fruits, and the like of fruits such as strawberries provided on the cultivation bed, and can perform detailed analysis with artificial intelligence.
さらに、施設栽培果実の収穫予測システムは、果実品質確認部を更に備え、自動走行ロボットによる果実の撮影画像から果実に異常が発生している場合は、不良品発生として警報を発報することが好ましい。これにより、これまで目視に頼っていたイチゴなどの果実の異常、例えば、病気等によりイチゴなどの果実が実らない場合、イチゴなどの果実が突然変異を起こしている場合など出荷できない場合については、人工知能により事前に検出することができる。また、果実だけではなく、葉に「うどん粉病」などの病気が発生しているか否かも検出できる。 Furthermore, the system for predicting the harvest of institution-grown fruits further includes a fruit quality check unit, and if an abnormality has occurred in the fruit from a photographed image of the fruit by the automatic traveling robot, an alarm may be issued as a defective product. preferable. By this, abnormalities of fruits such as strawberries that rely on visual inspection until now, for example, if fruits such as strawberries do not grow due to disease, etc. It can be detected in advance by artificial intelligence. It is also possible to detect whether or not a disease such as "mildew" has occurred not only in fruits but also in leaves.
以上のように、本発明に係る施設栽培果実の収穫予測システムによれば、果実の収穫日、収穫量、サイズ等を精度よく予測することで、安価で確実な収穫労働力と優良で確実な出荷先の確保により商品価値の高い施設栽培果実の収穫予測システムが提供できる。 As described above, according to the system for predicting the harvest of institutionally grown fruits according to the present invention, by accurately predicting the date of harvest of fruits, the amount of harvest, the size, and the like, an inexpensive and reliable harvest labor and an excellent and reliable harvest labor By securing the shipping destination, it is possible to provide a system for predicting the yield of institutionally grown fruits having high commercial value.
また、果実の施設栽培において、人工知能のニューラルネットワーク等により各果実の個別特徴量を抽出して個々の果実を個別管理し、人手をかけずに果実の収穫日、収穫量、サイズ等を予測し、商品価値を高めた施設栽培果実の収穫予測システムが提供できる。 In addition, in facility cultivation of fruits, individual features of each fruit are extracted using artificial intelligence neural networks, etc., and each fruit is individually managed, and the harvest date, amount, size, etc. of the fruits are predicted without human intervention. In addition, it is possible to provide a facility cultivation fruit harvest prediction system with enhanced commercial value.
さらに、果実の施設栽培において、人工知能のディープラーニング等により、過去のビッグデータを参照して果実の収穫日、収穫量、サイズ等をより高度な精度の予測が可能となり、高品質な施設栽培果実の収穫予測システムが提供できる。 Furthermore, in facility cultivation of fruits, deep learning of artificial intelligence, etc., makes it possible to predict the date of harvest, amount of harvest, size, etc. of fruits with higher accuracy by referring to past big data, and high-quality facility cultivation A fruit harvest prediction system can be provided.
(果実の収穫予測システムの構成)
以下に、図面を用いて本発明に係る施設栽培果実における収穫予測システム1につき、詳細に説明する。図1に、収穫予測システム1の一つの実施形態の概略構成をブロック図で示す。本明細書では、施設栽培される果実23を「イチゴ」の場合について説明するが、これに限らず、例えば、トマト、パブリカ、みかん、ぶどう等の他の施設栽培されるイチゴ2にも適用される。また、本明細書で例示するイチゴ2の品種は、「紅ほっぺ」、「とちおとめ」などあらゆるイチゴ2の品種を対象とする。
(Structure of fruit harvest prediction system)
Hereinafter, the harvest prediction system 1 for institutionally grown fruits according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of one embodiment of the harvest prediction system 1. In the present specification, the case where the facility-cultivated
(自動走行ロボット)
図7に、撮像カメラ114が搭載された自動走行ロボット113の一つの概略構造を示す。温室100の内部を走行する自動走行ロボット113は、栽培ベッド108の周辺を自動走行する。そして、自動走行ロボット113は、栽培ベッド108の高さを接写できるように撮像カメラ114が搭載されている。これにより、自動走行ロボット113は、温室100内の総てのイチゴ2を接写することが可能となる。撮像カメラ114は、温室100で栽培されている総てのイチゴ2について定期的に経時画像20(図1参照)を撮影する。
(Automatic traveling robot)
FIG. 7 shows a schematic structure of one of the automatic traveling
(施設栽培果実の収穫予測システムの構成)
図1に、収穫予測システム1の構成を示す。栽培ベッド108で栽培されている各イチゴ2は、撮像カメラ114で定期的に経時画像20として撮影される。この経時画像20は、基本的に1日1回開花が完了した時点を想定しているが、この時点に限らず、必要に応じて撮影しても良い。そして、収穫予測システム1は、撮影された各イチゴ2の経時画像20に基づき、イチゴ2の収穫日、収穫数、果実サイズを予測する。そして、収穫予測システム1は、果実収穫日予測部3、果実収穫数予測部4、花床体積算定部5、及び果実サイズ予測部6から構成される。
(Structure of a system for predicting harvest of institutionally grown fruits)
FIG. 1 shows a configuration of the harvest prediction system 1. Each
(果実の収穫日予測、収穫数予測、果実サイズ予測)
図8に、栽培されるイチゴ2の花及び果実の名称を示す。図8(a)は、イチゴの花であり、図8(b)は、イチゴの果実23である。果実収穫日予測部3は、撮像カメラ114が撮影した経時画像20からイチゴ2の開花日を確定する。そして、開花日以降については温室100の予定積算温度27からそのイチゴ2の開花日から収穫日までの日数を設定する。この予定積算温度27の単位は(℃・日)で表される。イチゴ2の場合、開花から収穫までの日数は、例えば「紅ほっぺ」や「とちおとめ」などの品種、及び温室100内での積算温度によって求めることができる。すなわち、温度などがコントロールされた温室内であれば、収穫日がほぼ正確に予測できる。果実収穫数予測部4は、上述した果実収穫日予測部3が予測したイチゴ2の開花日に関する情報、すなわち、開花数情報12を積算してイチゴ2の収穫数を予測する。開花した花からどれだけの数の健全な実が収穫できるかは、品種、気候、病気、害虫、みつばち等の働きなどにより変動するが、過去のデータなどにより概ね予測することができる。一つの算定式として、健全な実の数=開花数×着果率×(1-不良品率)で表すことができる。ここに、不良率とは、害虫害や変形果になる確率をいう。花床体積算定部5は、撮像カメラ114が撮影したイチゴ2の花床19aの体積を算定する。この花床体積14(V)は、V=花床19aの半径(R)×π×高さ/3で求められる。つまり、花床19a上にそう果が付着していて1個の種子が含まれる。花床19a上に種子数が多いほどイチゴ2は大きく肥大する。これにより、花床体積14とイチゴ2のサイズに相関関係があるといえる。果実サイズ予測部6は、花床体積算定部5が算定した花床19aの体積からイチゴ2のサイズ情報13を予測する。これは上述したように「イチゴ2の花床体積14と収穫される実の重量はほぼ比例関係にある」ことによる。
(Fruit harvest date prediction, harvest number prediction, fruit size prediction)
FIG. 8 shows the names of flowers and fruits of the
(果実の個別認識及び個別管理)
図1に、撮像カメラ114で撮影された経時画像20を画像解析し、イチゴ2に識別番号18を付与する識別番号付与部7と、そのイチゴ2の個別特徴量15を抽出する特徴量抽出部8を示す。また、温室100内で栽培されるイチゴ2に対して個別に認識して管理する個別果実管理データベース10を示す。この個別果実管理データベース10には、温室100内で栽培されるイチゴ2に関する識別番号18及び個別特徴量15が保存される。
(Individual recognition and individual management of fruits)
FIG. 1 shows an image analysis of a time-
このように、収穫予測システム1は、識別番号付与部7及び特徴量抽出部8を備え、識別番号付与部7は、イチゴ2ごとに識別番号18を付与して識別する。イチゴ2の個別特徴量15とは、例えば、図8に示す、花床19aのめしべ19bやおしべ19cの数量、位置、形状、及び、そう果19d,花弁19g、がく片19e、果柄19f,花弁19g、などの数量、位置、形状であり、イチゴ2ごとに他のイチゴ2と識別可能な特徴をいう。そして、個別特徴量15は、イチゴ2の「花床19a」の段階での個別特徴量15、及び、花床19aが肥大して発達して果肉となった段階での個別特徴量15のいずれも含まれる。特徴量抽出部8は、これらの個別特徴量15を抽出して識別番号18と紐付される。
As described above, the harvest prediction system 1 includes the identification number assigning unit 7 and the feature amount extracting unit 8, and the identification number assigning unit 7 assigns the
特徴量抽出部8は、撮像カメラ114により撮影するごとに、そのイチゴ2の個別特徴量15を個別果実管理データベース10に記憶されたイチゴ2の個別特徴量15と比較し、そのイチゴ2であることを識別する。すなわち、撮像カメラ114により定期的にイチゴ2が撮影されるが、その都度個別果実管理データベース10を検索し、個別特徴量15からそのイチゴ2を特定することができる。これにより、撮像カメラ114によりイチゴ2が撮像される度にイチゴ2の最新の画像が獲得される。このようにして、個別果実管理データベース10には、各イチゴ2の経時画像20について履歴情報17が保存される。
Each time the
図2に、温室100内で栽培されるイチゴ2を個別に管理する個別果実管理データベース10の中身を示す。図2の上部に示すように、温室100内ではイチゴ2の株を「株1」,「株2」,・・・「株n」として示す。各株では、イチゴ2の花弁19gが果肉となるが、これらのイチゴ2に識別願号18を付与して個別に管理する。例えば、株1には識別番号18として株1-1〜株1−4が付与され、株2には識別番号18として株2−1〜株2−3が付与され、株nには識別番号18として株n−1〜株n−3が付与される。そして、個別果実管理データベース10には、各イチゴ2に対して識別番号18に紐付された個別特徴量15が保管される。
FIG. 2 shows the contents of the individual fruit management database 10 that individually manages the
個別果実管理データベース10には、一つの例として識別番号18(株2−3)のイチゴ2について個別特徴量15が保存されるとともに、イチゴ2の開花日の経時画像20、イチゴ2の着果日の経時画像20、及びイチゴ2の収穫時の経時画像20が撮影日時とともに保存される。そして、イチゴ2の開花日の経時画像20には年、月、日及び時間の記録と共に開花したとの情報が書き込まれ、イチゴ2の着果日の経時画像20には年、月、日及び時間の記録と共に着果したとの情報が書き込まれ、及び、イチゴ2の収穫時の経時画像20が撮影日時とともに保存される。そして、イチゴ2の収穫日の経時画像20には年、月、日及び時間の記録と共に収穫したとの情報が書き込まれる。これらの情報から、総てのイチゴ2の開花日から着果日までの日数情報(N1)及び着果日から収穫日までの日数情報(N2)が算出され、個別果実管理データベース10に記録される。
As an example, the individual fruit management database 10 stores the individual
(修正収穫日の算出)
図3に、果実収穫日予測部3により、各イチゴ2の収穫日を予測する構成をブロック図により示す。果実収穫日予測部3は、個別果実管理データベース10に保存されたイチゴ2の経時画像20から設定された収穫日を修正する。すなわち、上述したように、果実収穫日予測部3は、撮像カメラ114が撮影した経時画像20からイチゴ2の栽培計画26に基づく開花日情報25を確定する。そして、開花日以降については温室100内の予定積算温度27からそのイチゴ2の開花日から予想収穫日28aまでの日数を設定する。この予定積算温度27を設定するには品種データ31aが必要となる。この方法は、「温室100で環境を制御して栽培していれば、開花日から収穫日までの成熟日数をある程度予測可能である」ということに基づく。しかし、イチゴ2の生育に関係する気候変動、病気や害虫の発生、みつばち等の働き具合等により設定された収穫日が変動する場合がある。例えば、イチゴ2は、室内環境が制御された温室100内で栽培されるため、室内温度は一定であるはずだが、台風、寒波、などによる気候変動の影響を受ける場合がある。これに対し、人工知能のディープラーニング等により収穫日予測30aを行うことで修正収穫日28bを算出することができる。
(Calculation of modified harvest date)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration in which the harvest date of each
修正収穫日28bの算出には、図2に示されたように、個別果実管理データベース10に保存された、過去の開花日から着果日までの日数情報(N1)、及び過去の着果日から収穫日までの日数情報(N2)をビッグデータとして人工知能により予測する方法が採用可能である。すなわち、果実収穫日予測部3は、個別果実管理データベース10に保存されたイチゴ2の経時画像20から設定された収穫日を修正することができる。すなわち、開花日から収穫日までの100内の予定積算温度27により、そのイチゴ2の開花日から予想収穫日28aまでの成熟日数が設定される。しかし、上述したように、予定積算温度27以外の要因により成熟日数が変動する場合があり、それを個別果実管理データベース10に保存されたイチゴ2の経時画像20により修正する。例えば、イチゴ2の成熟に関して、ある時点での成熟度が過去のデータから見て早まっているか、遅れている場合は、その日数の誤差(X)を考慮して修正収穫日28bが算出される。
For the calculation of the corrected
(人工知能の利用例)
果実収穫日予測部3は、人工知能のディープラーニングを利用し、個別果実管理データベース10に保存された総てのイチゴ2の経時画像20からイチゴ2の成熟度について、温室100内のイチゴ2の状態を平面的に整理することができる。例えば、どの座標位置、又は高さ位置のイチゴの成熟が、過去のデータから見てどの程度早まっているか、或いはどの程度遅れているかをディープラーニングにより分析する。これにより、上述した日数の誤差(X)の原因が、気候変動なのか、病気や害虫の発生なのか、みつばち等の働き具合なのか、或いはそれ以外の理由なのかを突き止めることができる。
(Example of using artificial intelligence)
The fruit harvest
定期的に撮影されるイチゴ2の経時画像20に対し、人工知能は、微妙な変化も見逃さずに予定積算温度27以外の要因により成熟日数が変動したことを検知することができる。そして、この変動を累積することで最終的な収穫日を正確に修正できる。なお、温室100外で栽培する場合には、一般的には、栽培する作物の標準的なデータと平均的な気象データとがあればある程度の収穫時期の予測ができるが、人工知能によって予測する方法により、予定積算温度27以外の要因により成熟日数が変動する場合を考慮した収穫時期の予測ができる。
With respect to the time-
(修正収穫数の算出)
図4に、果実収穫数予測部4により、各イチゴ2の収穫数を予測する構成をブロック図により示す。果実収穫数予測部4は、個別果実管理データベース10に保存されたイチゴ2の経時画像20から設定された収穫数を修正する。すなわち、上述したように、果実収穫数予測部4は、撮像カメラ114が撮影した経時画像20からイチゴ2の開花日情報25を確定する。そして、開花日以降については温室100内の予定積算温度27からそのイチゴ2の着果日を予測し、予想収穫数29aを設定する。この予想収穫数29aを設定するには品種データ31bとして着果率が必要となる。この方法は、「温室100で環境を制御して栽培していれば、開花日から収穫日までの成熟日数をある程度予測可能である」ということである。しかし、イチゴ2の生育に関係する気候変動、病気や害虫の発生、みつばち等の働き具合等により設定された収穫日が変動し、それに伴い収穫数が変動する場合がある。このような状況に対し、上述した人工知能により収穫数の誤差(Y)を考慮した収穫数予測30bを行うことで修正収穫数29bを算出することができる。
(Calculation of the number of corrected crops)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration in which the yield of each
定期的に撮影されるイチゴ2の経時画像20に対し、人工知能は、微妙な変化も見逃さずに予定積算温度27以外の要因により成熟日数が変動したことを検知することができる。そして、この変動を累積することで最終的な収穫数を正確に修正できる。なお、温室100外で栽培する場合には、一般的には、栽培する作物の標準的なデータと平均的な気象データとがあればある程度の収穫数の予測ができるが、人工知能により予測する方法により、予定積算温度27以外の要因により成熟日数が変動する場合を考慮した収穫数の予測ができる。
With respect to the time-
(果実サイズの予測システム)
図5に、果実サイズ予測部6により、各イチゴ2のサイズを予測する構成をブロック図により示す。果実サイズ予測部6は、各イチゴ2の経時画像20により、花床体積算定部5が算定した花床19aの体積からイチゴ2のサイズ情報13を予測する。これは、「花床体積14と収穫される実の重量は比例関係にある」とされているからである。しかし、イチゴ2の生育に関係する気候変動、病気や害虫の発生、みつばち等の働き具合等により設定された収穫日や収穫量が変動し、それに伴い果実サイズが変動する場合がある。このような状況に対し、人工知能による果実サイズ予測30cを行うことで修正されたイチゴ2のサイズ情報13を算出することができる。
(Fruit size prediction system)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration in which the size of each
図5に示すように、果実サイズ予測部6は、個別のイチゴ2の個別果実管理データベース10に保存されている過去の果実収穫サイズデータ32と、イチゴ2の経時画像20との比較からイチゴ2のサイズ情報13を修正して予測することができる。例えば、イチゴ2の成熟に関して、ある時点でのサイズ情報13が過去のデータから見て大きいか、遅れている場合は、そのサイズ情報13の誤差(Z)を考慮して修正されたサイズ情報が予測される。
As shown in FIG. 5, the fruit
果実サイズ予測部6は、人工知能のディープラーニングを利用し、個別果実管理データベース10に保存された総てのイチゴ2の経時画像20からイチゴ2のサイズについて、温室100内を平面的に整理することができる。例えば、どの座標位置、又は高さ位置のイチゴの成熟が、過去のデータから見てどの程度早まっているか、或いはどの程度遅れているかをディープラーニングにより分析する。これにより、上述したサイズ情報13の誤差(Z)の原因が、気候変動なのか、病気や害虫の発生なのか、みつばち等の働き具合なのか、或いはそれ以外の理由なのかを突き止めることができる。
The fruit
イチゴの場合は、そのサイズ情報13によって販売先が異なる。従って、どのくらいのサイズのイチゴ2がどのくらいの量収穫できるかを事前に知ることは販売戦略上重要なことである。このように、イチゴ2であれば花床体積14からある程度サイズを予測でき、イチゴ2以外の作物であってもある程度のサイズ分布が推測できるが、人工知能により予測する方法により、予定積算温度27以外の要因により成熟日数が変動する場合を考慮したサイズの予測ができる。
In the case of strawberries, the selling destination differs depending on the size information 13. Therefore, it is important for a sales strategy to know in advance how
(自動走行ロボットによる果実の品質管理)
収穫予測システム1は、さらに果実品質確認部9を備える。すなわち、自動走行ロボット113は、原則として温室100内の総てのイチゴ2を漏れなく定期的に撮影するという特徴を有する。また、イチゴ2の品質を個別に管理できるという特徴を有する。これらの特徴を生かして、これまで目視に頼っていたイチゴ2の異常、例えば、病気によりイチゴ2が実らない場合、イチゴ2に変形果などの不良品が発生している場合、イチゴ2が突然変異を起こしている場合など出荷できないイチゴ2について、人工知能により事前に排除することができる。
(Fruit quality control by automatic traveling robot)
The harvest prediction system 1 further includes a fruit quality confirmation unit 9. That is, the
また、収穫予測システム1は、イチゴ2だけではなく、イチゴ2の葉に「うどんこ病」などの病気の兆候が発生しているか否かを検知し、もし発生していれば早期に対策を講じることができる。そして、病気の発生や不良品の発生が検知されれば、自動走行ロボット113は、そのイチゴ2の識別番号18と共に問題の種別を自動走行ロボット113のモニタ、又は品質管理用の中央集中モニタに表示することができる。これらのイチゴ2の品質管理は、これまで目視で行っていた作業を自動走行ロボット113に代替させることで人件費を削減することができ、かつ、チェック漏れを最小限に抑えることができる。
In addition, the harvest prediction system 1 detects whether or not signs of a disease such as "mildew" have occurred not only in the
以上の実施形態で説明された施設栽培果実の収穫予測システム1の構成、形状、大きさ、及び配置関係については、本発明が理解、実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。 The configuration, shape, size, and arrangement relationship of the institution-cultivated fruit harvest prediction system 1 described in the above embodiments are merely schematic diagrams to the extent that the present invention can be understood and implemented. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be modified in various forms without departing from the scope of the technical idea described in the claims.
1 (施設栽培果実の)収穫予測システム、2 イチゴ、3 果実収穫日予測部、4 果実収穫数予測部、5 花床体積算定部、6 果実サイズ予測部、7 識別番号付与部、8 特徴量抽出部、9 果実品質確認部、10 個別果実管理データベース、12 開花数情報、13 サイズ情報、14 花床体積、15 個別特徴量、17 履歴情報、18 識別番号、19a 花床,19b めしべ,19c おしべ,19d そう果,19e がく片,19f 果柄、19g 花弁、20 経時画像、23 果実、25 開花日情報、26 栽培計画、27 予定積算温度、28a 予想収穫日,28b 修正収穫日、29a 予想収穫数,29b 修正収穫数、30a 人工知能による収穫日予測、30b 人工知能による収穫数予測、30c 人工知能による果実サイズ予測、31a 品種データ(積算温度)、31b 品種データ(着果率)、32 過去の果実収穫サイズデータ、100 温室、101 柱材、102 梁材、103 防虫ネット付き天窓、104 攪拌扇、105 自動遮光カーテン、106 自動保温カーテン、107 透明被覆材、108 栽培ベッド、109 栽培果実(イチゴ)、110 (自動走行ロボット)走行路、111 送受信アンテナ、112 画像モニタ、113 自動走行ロボット、114 撮像カメラ、115 警告音発生器、116 排水口、117 点滴潅水チューブ、118 培地、N1 その果実の開花日から着果日までの日数情報、N2 その果実の着果日から収穫日までの日数情報、X 日数の誤差、Y 収穫数の誤差、Z サイズの誤差。
1. Harvest forecasting system (for institutionally grown fruits), 2. Strawberry, 3. Fruit harvest date forecasting unit, 4. Fruit harvest number forecasting unit, 5. Flower bed volume calculation unit, 6. Fruit size forecasting unit, 7. Identification number assigning unit, 8. Feature value Extraction unit, 9 Fruit quality confirmation unit, 10 Individual fruit management database, 12 Flowering number information, 13 Size information, 14 Flower bed volume, 15 Individual feature amount, 17 History information, 18 Identification number, 19a Flower bed, 19b Meseki, 19c Stamen, 19d Soka, 19e Sepal, 19f Fruit pattern, 19g Petal, 20 images over time, 23 fruits, 25 Flowering date information, 26 Cultivation plan, 27 Scheduled integrated temperature, 28a Expected harvest date, 28b Corrected harvest date, 29a Expected Harvest number, 29b Corrected harvest number, 30a Harvest date prediction by artificial intelligence, 30b Harvest number prediction by artificial intelligence, 30c Fruit size prediction by artificial intelligence, 31a products Data (integrated temperature), 31b Varieties data (fruit set rate), 32 Past fruit harvest size data, 100 greenhouse, 101 pillars, 102 beams, 103 skylight with insect-proof net, 104 stirring fan, 105 automatic shading curtain, 106 Automatic warming curtain, 107 transparent covering material, 108 cultivation bed, 109 cultivated fruit (strawberry), 110 (automatic traveling robot) traveling path, 111 transmission / reception antenna, 112 image monitor, 113 automatic traveling robot, 114 imaging camera, 115 alarm sound generation Vessel, 116 drainage port, 117 drip irrigation tube, 118 medium, N1 information on the number of days from the flowering date of the fruit to the fruiting date, N2 information on the number of days from the fruiting date of the fruit to the harvest date, error in X days, Y Error in harvest number, error in Z size.
Claims (9)
前記撮像カメラが撮影した経時画像から前記果実の開花日を確定し、前記開花日以降のハウス内の予定積算温度から収穫日を設定する果実収穫日予測部と、
前記果実の開花数情報を積算して前記果実の収穫数を予測する果実収穫数予測部と、
前記撮像カメラが撮像した前記果実の花床体積を算定する花床体積算定部と、
前記花床体積から前記果実のサイズを予測する果実サイズ予測部と、
を備えることを特徴とする施設栽培果実の収穫予測システム。 Shooting the fruits grown in the house where the indoor environment is controlled by the imaging camera,
A fruit harvest date prediction unit that determines the flowering date of the fruit from the time-lapse image taken by the imaging camera, and sets a harvest date from a scheduled integrated temperature in the house after the flowering date,
A fruit harvest number prediction unit for integrating the flowering number information of the fruit and predicting the harvest number of the fruit,
A flower bed volume calculation unit that calculates the flower bed volume of the fruit imaged by the imaging camera,
Fruit size prediction unit for predicting the size of the fruit from the flower bed volume,
A harvest prediction system for facility-grown fruits, comprising:
9. The system for predicting the harvest of institutionally grown fruits according to claim 1, further comprising a fruit quality check unit, wherein an abnormality occurs in the fruits from a photographed image of the fruits by an automatic traveling robot. 10. If so, an alert is issued as a defective product, and a system for predicting the harvest of institutionally grown fruits is provided.
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