JP2021056236A - 植物生育指標測定装置、植物生育指標算出プログラムおよび植物生育指標測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、より精度良く生育指標を測定できる植物生育指標測定装置および植物生育指標算出プログラムならびに植物生育指標測定システムを提供する。【解決手段】本発明の植物生育指標測定装置は、互いに異なる第１および第２波長で測定した、複数の葉を持つ測定対象の反射光の各光強度データに基づいて、測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める生育指標演算部６６と、太陽光の測定対象への入射角度である太陽角度のデータ、前記各光強度データの測定方向に対する太陽の方向である太陽方向のデータおよび前記太陽光の拡散度データと、生育指標の補正値との対応関係を補正情報として記憶する補正情報記憶部８１とを備え、生育指標演算部６６は、前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度に基づいて補正前の生育指標を求め、前記補正情報に基づく補正値で前記補正前の生育指標を補正して前記生育指標を求める。【選択図】図５

Description

本発明は、植物における生育の度合いを表す生育指標を求める技術に関する。

農業では、高品質および安定多収穫な農作物の植物を育てるために、例えば追肥時期や追肥量等の施肥管理を適切に実施する必要がある。そのために、現状の植物の状態が判定される。この判定には、従前、葉色の濃さが植物の状態を表していることから、例えば黄緑色から濃い緑色まで徐々に色を変化させた複数の色見本を備える葉色板（葉色カラースケール）が用いられている。このような葉色板を用いた植物の状態の判定では、主観的な判定となるため、あるいは、農業の工業化に適さないため、近年では、種々の装置が研究、開発されている。その１つに、例えば、特許文献１に開示された技術がある。

この特許文献１に開示された植物の生育度測定装置は、植物の生育度を光学的に測定する装置であって、植物により反射された太陽光を入射させて分光し、２種以上の特定波長の光の反射強度を測定する第１の受光部と、太陽光を直接入射させて前記第１の受光部と同一波長の光に分光し、参照光としてその受光強度を測定する第２の受光部と、前記第１の受光部で検出した特定波長の反射強度を前記第２の受光部で検出した参照光の受光強度を基に補正し、補正された反射強度を基に、測定植物の葉色（ＳＰＡＤ値）、草丈、乾物重、（草丈×茎数）、｛草丈×葉色（ＳＰＡＤ値）｝及び｛草丈×茎数×葉色（ＳＰＡＤ値）｝の少なくとも１つを求める演算部と、を備える。

ところで、前記特許文献１に開示されて植物の生育度測定装置は、生育度を求めるために、前記特定波長の反射強度を前記参照光の受光強度を基に補正している。しかしながら、実際の圃場では、植物の葉は、１枚だけの単葉ではなく、複数枚の群葉である。このため、植物により反射された太陽光は、群葉で透過や反射を繰り返した後に受光されることになり、この結果、受光強度は、例えばカメラ（撮像部）で受光する場合、前記カメラと太陽との位置関係に依存してしまう。したがって、前記特許文献１に開示されて植物の生育度測定装置は、精度の点で、改良の余地がある。

特開２００２−１６８７７１号公報（特許第４２４３０１４号公報）

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より精度良く生育指標を測定できる植物生育指標測定装置、植物生育指標算出プログラムおよび植物生育指標測定システムを提供することである。

本発明の一態様にかかる植物生育指標測定装置は、互いに異なる第１および第２波長で測定した、複数の葉を持つ測定対象の反射光の各光強度データに基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める生育指標演算部と、太陽光の測定対象への入射角度である太陽角度のデータ、前記各光強度データの測定方向に対する前記太陽の方向である太陽方向のデータ、および前記太陽光の拡散度データと、前記生育指標の補正値との対応関係を補正情報として記憶する補正情報記憶部とを備え、前記生育指標演算部は、前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度に基づいて補正前の生育指標を求め、前記補正情報に基づく前記補正値で前記補正前の生育指標を補正して前記生育指標を求める。

本発明の他の一態様にかかる植物生育指標測定算出プログラムは、植物生育指標を算出するためにコンピュータに実行させる植物生育指標算出プログラムであって、互いに異なる第１および第２波長で測定した、複数の葉を持つ測定対象の反射光の各光強度データに基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す第１生育指標を求める第１生育指標演算工程と、記憶部に記憶されている、太陽光の前記測定対象への入射角度である太陽角度のデータ、前記各光強度データの測定方向に対する前記太陽の方向である太陽方向のデータ、および前記太陽光の拡散度データと、前記第１の生育指標に対する補正値との対応関係を示す補正情報を読み出す補正情報読み出し工程と、前記補正情報に基づく前記補正値で前記第１の生育指標を補正して第２生育指標を求める第２生育指標演算工程と、をコンピュータに実行させる。

本発明の他の一態様にかかる植物生育指標測定システムは、複数の葉を持つ測定対象の反射光の光強度を、互いに異なる第１および第２波長で測定する反射光測定部と、太陽光の前記測定対象への入射角度を太陽角度として取得する太陽角度取得部と、前記反射光測定部の測定方向に対する太陽の方向を太陽方向として取得する太陽方向取得部と、前記太陽の太陽光の拡散度を測定する拡散度測定部と、互いに異なる第１および第２波長で測定した、複数の葉を持つ測定対象の反射光の各光強度データに基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める生育指標演算部と、太陽光の測定対象への入射角度である太陽角度のデータ、前記各光強度データの測定方向に対する前記太陽の方向である太陽方向のデータ、および前記太陽光の拡散度データと、前記生育指標の補正値との対応関係を補正情報として記憶する補正情報記憶部とを備え、前記生育指標演算部は、前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度に基づいて補正前の生育指標を求め、前記補正情報に基づく前記補正値で前記補正前の生育指標を補正して前記生育指標を求める。

本発明にかかる植物生育指標測定装置、植物生育指標測定プログラムおよび植物育成指標測定システムは、より精度良く、植物の生育指標を測定できる。

上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。

測定系を説明するための図である。 拡散度Ｗが相対的に低い場合における、カメラ角度（測定角度）β別の太陽方向φとＮＤＶＩ値との関係を示す図である。 拡散度Ｗが中程度の場合における、カメラ角度（測定角度）β別の太陽方向φとＮＤＶＩ値との関係を示す図である。 拡散度Ｗが相対的に高い場合における、カメラ角度（測定角度）β別の太陽方向φとＮＤＶＩ値との関係を示す図である。 実施形態における植物生育指標測定システムの構成を示すブロック図である。 実施形態における植物生育指標測定システムの動作を示すフローチャートである。 実施形態の植物生育指標測定システムにおける測定結果の一例を示す図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

実際の圃場で、複数の葉から成る群葉のＮＤＶＩ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ、正規化植生指標）値を測定する場合において、反射強度を得るために前記群葉の測定対象を撮像するカメラと太陽との位置関係が前記ＮＤＶＩ値に与える影響について、まず、説明する。

図１は、測定系を説明するための図である。図２は、拡散度Ｗが相対的に低い場合における、カメラ角度（測定角度）β別の太陽方向φとＮＤＶＩ値との関係を示す図である。図３は、拡散度Ｗが中程度の場合における、カメラ角度（測定角度）β別の太陽方向φとＮＤＶＩ値との関係を示す図である。図４は、拡散度Ｗが相対的に高い場合における、カメラ角度（測定角度）β別の太陽方向φとＮＤＶＩ値との関係を示す図である。これら図２ないし図４において、図Ａは、太陽角度αが０である場合におけるＮＤＶＩ値を示し、図Ｂは、太陽角度αが３０である場合におけるＮＤＶＩ値を示し、図Ｃは、太陽角度αが６０である場合におけるＮＤＶＩ値を示す。実線は、カメラ角度βが０度である場合の測定結果を示し、破線は、カメラ角度βが３０度である場合の測定結果を示し、二点鎖線は、カメラ角度βが６０度である場合の測定結果を示し、一点鎖線は、カメラ角度βが９０度である場合の測定結果を示す。そして、これら各図において、横軸は、度単位（ｄｅｇｒｅｅ）で表す太陽方向φであり、その縦軸は、ＮＤＶＩ値である。

この実験では、測定対象は、複数の葉から成る群葉であり、図１に示すように、この測定対象に、太陽角度αの太陽から太陽光が照射されている場合に、この測定対象が、カメラ角度（測定角度）βで、ＮＤＶＩ値を測定するＮＤＶＩカメラによって測定された。前記測定では、太陽方向をφとし、太陽の拡散度をＷとした場合に、これら太陽角度α、カメラ角度β、太陽方向φおよび拡散度ＷをパラメータとしてＮＤＶＩ値が実測された。その結果が図２ないし図４それぞれに示されている。

ここで、太陽角度αは、太陽の高さを表し、水平面の法線方向である鉛直方向を基準に（鉛直方向を０度として）、測定対象に入射する太陽光の角度によって表される。すなわち、太陽角度αは、水平面に入射する太陽光の入射角である。カメラ角度（測定角度）βは、鉛直方向を基準に（鉛直方向を０度として）、測定方向（ＮＤＶＩカメラの光軸に沿った方向）と鉛直方向とのなす角度である。太陽方向φは、ＮＤＶＩカメラの測定方向に対する太陽の方向であり、測定対象に対するＮＤＶＩカメラの測定方向と、前記測定対象に照射（入射）される太陽光の照射方向（入射方向）とのなす角度である。拡散度Ｗは、太陽光が前記測定対象に照射されるまでの間に、例えば雲や霧等の大気の状態（気象条件）によって拡散される度合いである。

図２ないし図４から分かるように、ＮＤＶＩ値は、これら太陽角度α、カメラ角度β、太陽方向φおよび拡散度Ｗに依存している。例えば、カメラ角度βが０度から９０度へ変化するに従ってＮＤＶＩ値は、小さくなる傾向にある。また例えば、拡散度Ｗが低い場合および拡散度Ｗが中程度である場合では、太陽角度αが０度から９０度へ変化するに従ってＮＤＶＩ値は、太陽方向φに依存するようになる傾向にある。

このようにＮＤＶＩ値が太陽角度α、カメラ角度（測定角度）β、太陽方向φおよび拡散度Ｗに依存する理由は、次のように推察されている。すなわち、群葉の場合、太陽光は、透過や反射を繰り返すが、この透過や反射の回数は、太陽角度α、カメラ角度β、太陽方向φおよび拡散度Ｗによって変化する。このため、群葉で反射した太陽光の反射光強度は、太陽角度α、カメラ角度β、太陽方向φおよび拡散度Ｗによって変化することになり、この結果、ＮＤＶＩ値は、太陽角度α、カメラ角度β、太陽方向φおよび拡散度Ｗに依存することになる。ここで、群葉の葉密度（単位面積における群葉の占有率）Ｌも、前記透過や反射の回数に影響を与えるため、ＮＤＶＩ値は、群葉の葉密度Ｌに依存するものとなる。

したがって、ＮＤＶＩ値は、このような原因に基づいて補正されることで、より精度が高くなる。この観点から、一態様では、ＮＤＶＩ値は、太陽角度αおよび太陽方向φに基づいて補正されることが好ましい。他の一態様では、ＮＤＶＩ値は、太陽角度α、太陽方向φおよび拡散度Ｗに基づいて補正されることがより好ましい。他の一態様では、ＮＤＶＩ値は、太陽角度α、太陽方向φ、拡散度Ｗ、カメラ角度（測定角度）および葉密度Ｌに基づいて補正されることがさらに好ましい。

次に、本実施形態について説明する。図５は、実施形態における植物生育指標測定システムの構成を示すブロック図である。

実施形態における植物生育指標測定装置は、第１および第２波長で測定した、複数の葉を持つ測定対象の反射光の各光強度データと、太陽光の測定対象への入射角度である太陽角度データと、前記各光強度データの測定方向に対する前記太陽の方向である太陽方向データと、に基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める生育指標演算部を備える。好ましくは、上述の植物生育指標測定装置において、前記生育指標演算部は、さらに、第３および第４波長で測定した、前記太陽の太陽光の光強度データと、前記太陽の太陽光の拡散度データと、に基づいて、前記測定対象の前記生育指標を求める。より好ましくは、上述の植物生育指標測定装置において、前記生育指標演算部は、さらに、前記測定対象に対する前記各光強度データの測定方向の角度である測定角度データと、前記測定対象の葉密度データと、に基づいて、前記測定対象の前記生育指標を求める。

このような植物生育指標測定装置は、これら各データを入力するために、データを入力する入力回路または外部機器との間でデータの入出力を行うインターフェース回路と、前記生育指標演算部を機能的に構成するマイクロプロセッサと、これらの周辺回路とを備えたコンピュータを備えて構成されて良いが、ここでは、これら各データを得る各部と、前記生育指標演算部とを備えた植物生育指標測定システムの実施形態について説明する。すなわち、本実施形態における植物生育指標測定システムは、複数の葉を持つ測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める装置であって、複数の葉を持つ測定対象の反射光の光強度を、互いに異なる第１および第２波長で測定する反射光測定部と、太陽の高度を太陽角度として取得する太陽角度取得部と、前記反射光測定部の測定方向に対する前記太陽の方向を太陽方向として取得する太陽方向取得部と、前記反射光測定部で測定した前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度、前記太陽角度取得部で取得した前記太陽角度、ならびに、前記太陽方向取得部で取得した前記太陽方向に基づいて、前記測定対象の生育指標を求める生育指標演算部とを備える。好ましくは、前記植物生育指標測定システムは、前記太陽の太陽光の光強度を、互いに異なる第３および第４波長で測定する太陽光測定部と、前記太陽の太陽光の拡散度を取得する拡散度取得部とをさらに備え、前記生育指標演算部は、前記生育指標を求める際に、前記太陽光測定部で測定した前記第３および第４波長それぞれでの前記太陽光の各光強度、および、前記拡散度取得部で取得した前記拡散度をさらに考慮するものである。より好ましくは、前記植物生育指標測定システムは、前記測定対象に対する前記反射光測定部の測定方向の角度を測定角度として取得する測定角度取得部と、前記測定対象の葉密度を取得する葉密度取得部とをさらに備え、前記生育指標演算部は、前記生育指標を求める際に、前記測定角度取得部で取得した前記測定角度、および、前記葉密度測定部で取得した前記葉密度をさらに考慮するものである。

このような実施形態における植物生育指標測定システムＭは、例えば、図５に示すように、反射光測定部１と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ、全地球測位網）部２と、方位計３と、傾斜計４と、太陽光測定部５と、制御処理部６と、時計部７と、記憶部８と、インターフェース部９と、電源部１０とを備える。

反射光測定部１は、制御処理部６に接続され、制御処理部６の制御に従って、測定対象の反射光の光強度を、互いに異なる第１および第２波長で測定する装置であり、その測定結果を制御処理部６へ出力する。前記第１および第２波長は、求める生育指標に応じた適宜な波長であって良く、例えば、ＮＤＶＩ値を生育指標として求める場合には、６５０ｎｍ近辺の可視光の波長および７５０ｎｍ以上の赤外光の波長である。

より具体的には、反射光測定部１は、可視光の画像（可視画像）を生成する第１可視撮像部１−１と、赤外光の画像（赤外画像）を生成する第１赤外撮像部１−２とを備える。第１可視撮像部１−１は、例えば、波長６５０ｎｍを中心波長とする比較的狭帯域で光を透過する第１バンドパスフィルタ、前記第１バンドパスフィルタを透過した測定対象の可視光の光学像を所定の結像面上に結像する第１結像光学系、前記第１結像面に受光面を一致させて配置され、前記測定対象の可視光の光学像を電気的な信号に変換する第１イメージセンサ、前記第１イメージセンサの出力に対し公知の画像処理を施して可視光での第１画像データＲｖを生成する第１デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等を備えて構成される、いわゆるカメラ等である。第２赤外撮像部１−２は、例えば、波長８００ｎｍを中心波長とする比較的狭帯域で光を透過する第２バンドパスフィルタ、前記第２バンドパスフィルタを透過した測定対象の赤外光の光学像を所定の結像面上に結像する第２結像光学系、前記第２結像面に受光面を一致させて配置され、前記測定対象の赤外光の光学像を電気的な信号に変換する第２イメージセンサ、前記第２イメージセンサの出力に対し公知の画像処理を施して赤外光での第２画像データＲｉを生成する第２ＤＳＰ等を備えて構成される、いわゆる赤外カメラ等である。第１可視撮像部１−１は、可視光での前記第１画像データＲｖを制御処理部６へ出力し、第１赤外撮像部１−２は、赤外光での前記第２画像データＲｉを制御処理部６へ出力する。第１可視撮像部１−１の第１測定方向（第１光軸に沿った第１方向）と第１赤外撮像部１−２の第２測定方向（第２光軸に沿った第２方向）とが互いに平行となるように、第１可視撮像部１−１と第１赤外撮像部１−２とは、配設される。これら互いに平行な第１可視撮像部１−１の第１測定方向および第１赤外撮像部１−２の第２測定方向が当該植物生育指標測定装置Ｍの測定方向である。

なお、上述では、反射光測定部１は、第１可視撮像部１−１および第１赤外撮像部１−２を備えて構成されたが、反射光測定部１は、赤色を受光するＲ画素、緑色を受光するＧ画素、青色を受光するＢ画素および赤外を受光するＩｒ画素を２行２列に配列した単位配列を持つイメージセンサ（ＲＧＢＩｒイメージセンサ）や、白色を受光するＷ画素、黄色を受光するＹ画素、赤色を受光するＲ画素および赤外を受光するＩｒ画素を２行２列に配列した単位配列を持つイメージセンサ（ＷＹＲＩｒイメージセンサ）等を用いることで、１つの撮像部を備えて構成されても良い。この場合、例えば、Ｒ画素の出力およびＩｒ画素の出力が用いられる。また例えば、Ｇ画素の出力およびＩｒ画素の出力が用いられる。また例えば、Ｂ画素の出力およびＩｒ画素の出力が用いられる。また例えば、Ｗ画素の出力およびＩｒ画素の出力が用いられる。また例えば、Ｙ画素の出力およびＩｒ画素の出力が用いられる。また、反射光測定部１は、分光器を備えて構成されても良い。

ＧＰＳ部２は、制御処理部６に接続され、制御処理部６の制御に従って、地球上の現在位置を測定するための衛星測位システムによって、当該植物生育指標測定装置Ｍの位置を測定する装置であり、その測位結果（緯度Ｘ、経度Ｙ、高度Ｚ）を制御処理部６へ出力する。なお、ＧＰＳ部２は、ＤＧＳＰ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＧＳＰ）等の誤差を補正する補正機能を持ったＧＰＳであっても良い。

方位計（コンパス）３は、制御処理部６に接続され、制御処理部６の制御に従って、地磁気等に基づいて方位を測定することによって、当該植物生育指標測定装置Ｍの測定方向の方位を測定する装置であり、その測定方位φｃを制御処理部６へ出力する。方位φｃは、北を０度とし、東を９０度とし、南を１８０度とし、そして、西を２７０度として表される。

傾斜計４は、制御処理部６に接続され、制御処理部６の制御に従って、傾斜を測定することによって、当該植物生育指標測定装置Ｍの測定方向の角度を測定する装置であり、その測定角度βを制御処理部６へ出力する。

太陽光測定部５は、制御処理部６に接続され、制御処理部６の制御に従って、前記太陽の太陽光の光強度を、互いに異なる第３および第４波長で測定する装置であり、その測定結果を制御処理部６へ出力する。前記第３および第４波長は、求める生育指標に応じた適宜な波長であって良いが、本実施形態では、太陽光測定部５は、反射光測定部１と同様の構成であり、したがって、第３波長は、前記第１波長とされ、第４波長は、前記第２波長とされる。太陽光測定部５は、第１可視撮像部１−１と同様の構成の第２可視撮像部５−１と、第２赤外撮像部１−２と同様の構成の第２赤外撮像部５−２とを備え、第２可視撮像部５−１は、可視光での第３画像データＳｖを生成して制御処理部６へ出力し、第２赤外撮像部５−２は、赤外光での第４画像データＳｉを生成して制御処理部６へ出力する。第２可視撮像部５−１の第３測定方向（第３光軸に沿った第３方向）と第２赤外撮像部５−２の第４測定方向（第４光軸に沿った第４方向）とが互いに平行となるように、そして、前記第３および第４測定方向が天空（上空）を向くように、これら第２可視撮像部５−１と第２赤外撮像部５−２とは、配設される。太陽光測定部５は、測定対象に照射される太陽光の光強度を取得することを目的とするため、前記結像光学系には、例えば魚眼レンズ等の広角レンズが用いられて良く、また、前面（例えば入射面等）に拡散板が配設されても良い。これによって幅広い方向からの太陽光を得ることができる。

時計部７は、制御処理部６に接続され、制御処理部６の制御に従って、年月日時分を計る回路であり、その現在の年月日時分を制御処理部６へ出力する。

ＩＦ部９は、制御処理部６に接続され、制御処理部６の制御に従って、外部機器との間でデータの入出力を行う回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｃｏｉａｔｉｏｎ）規格等の赤外線通信を行うインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部９は、有線または無線によって通信する通信カード等であり、例えばイーサネット環境等の通信ネットワークを介して例えばサーバ装置等の外部装置との間で通信しても良い（イーサネットは登録商標）。

電源部１０は、電力を必要とする、当該植物生育指標測定装置Ｍの各部へ各部に応じた電圧で電力を供給する回路である。

記憶部８は、制御処理部６に接続され、制御処理部６の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、当該植物生育指標測定システムＭの各部を当該各部の機能に応じて制御する制御プログラムや、測定対象の生育指標を求める生育指標演算プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、生育指標を補正するための補正情報や、葉密度を求めるための生育情報等の、生育指標の演算に必要なデータが含まれる。記憶部８は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。そして、記憶部８は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部６のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。なお、記憶部８は、比較的大容量のハードディスクを備えても良い。

そして、記憶部８は、前記補正情報や生育情報を記憶するために、前記補正情報を予め記憶する補正情報記憶部８１と、前記生育情報を予め記憶する生育情報記憶部８２とを機能的に備える。前記補正情報は、例えば、太陽角度αおよび太陽方向φと補正値（第１補正値）との対応関係を表す情報（第１補正情報）である。前記補正値は、反射光測定部１で測定した前記第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度に基づいて求められた生育指標を補正するための値である。また例えば、前記補正情報は、太陽角度α、太陽方向φおよび拡散度Ｗと補正値（第２補正値）との対応関係を表す情報（第２補正情報）である。また例えば、前記補正情報は、太陽角度α、太陽方向φ、拡散度Ｗ、測定角度βおよび葉密度Ｌと補正値（第３補正値）との対応関係を表す情報（第３補正情報）である。前記補正情報（第１ないし第３補正情報）は、複数のサンプルを用いた実験等によって予め作成される。前記補正情報（第１ないし第３補正情報）は、所定の関数式の形式で補正情報記憶部８１に記憶されても良いが、本実施形態では、テーブル形式（ルックアップテーブル）で補正情報記憶部８１に予め記憶される。前記生育情報は、例えば、植え付け（例えば田植え）からの日数と葉密度Ｌとの対応関係を示す情報である。前記植え付けからの日数に代え、日付、葉齢（主稈（親茎）の葉の枚数）、平均草丈および平均茎数のうちのいずれかが用いられても良い。前記生育情報は、複数のサンプルから求めた平年値等に基づいて予め作成される。前記生育情報は、所定の関数式の形式で生育情報記憶部８２に記憶されても良いが、本実施形態では、テーブル形式（ルックアップテーブル）で生育情報記憶部８２に予め記憶される。

制御処理部６は、植物生育指標測定システムＭの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、生育指標を求めるための回路である。制御処理部６は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部６には、制御処理プログラムが実行されることによって、制御部６１、太陽角度演算部６２、太陽方向演算部６３、拡散度演算部６４、葉密度演算部６５および生育指標演算部６６が機能的に構成される。

制御部６１は、植物生育指標測定システムＭの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するものである。

太陽角度演算部６２は、ＧＰＳ部２で取得した緯度Ｘおよび経度Ｙ、ならびに、時計部７で計った年月日時分に基づいて、公知の手法によって、太陽角度αを求めるものである。太陽角度αを求める手法として、例えば、「“太陽方位、高度、大気外日射量の計算”、［ｏｎｌｉｎｅ］、２０１５年３月２３日検索、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｓ．ｒｉｓ．ａｃ．ｊｐ／〜ｎａｋａｇａｗａ／ｍｅｔ＿ｃａｌ／ｓｏｌａｒ．ｈｔｍｌ＞」に開示されている太陽高度Ａおよび太陽方位ψを求める手法が利用できる。太陽高度Ａは、仰角であり、太陽角度α＝９０度−太陽高度Ａの関係にある。より具体的には、まず、１月１日からの通し日数ｄｎからθ０＝２π（ｄｎ−１）／３６５によってθ０が求められる。次に、次式１によって太陽赤緯δが求められ、次式２によって均時差Ｅｑが求められる。次に、次式３によって、日本標準時間ＪＳＴから、太陽の時角ｈが求められる。そして、次式４によって太陽高度Ａが求められる。なお、太陽方位ψは、次式５によって求められる。
δ＝０．００６９１８−０．３９９９１２ｃｏｓ（θ０）＋０．０７０２５７ｓｉｎ（θ０）−０．００６７５８ｃｏｓ（２θ０）−０．０００９０７ｓｉｎ（２θ０）−０．００２６９７ｃｏｓ（３θ０）−０．００１４８０ｓｉｎ（３θ０）・・・（式１）
Ｅｑ＝０．００００７５＋０．００１８６８ｃｏｓ（θ０）＋０．０３２０７７ｓｉｎ（θ０）−０．０１４６１５ｃｏｓ（２θ０）−０．０４０８４９ｓｉｎ（２θ０）・・・（式２）
ｈ＝（ＪＳＴ−１２）π／１２＋標準子午線からの経度差＋均時差Ｅｑ・・・（式３）
Ａ＝ａｒｃｓｉｎ［ｓｉｎ（Ｙ）ｓｉｎ（δ）＋ｃｏｓ（Ｙ）ｃｏｓ（δ）ｃｏｓ（ｈ）］・・・（式４）
ψ＝ａｒｃｔａｎ［ｃｏｓ（Ｙ）ｃｏｓ（δ）ｓｉｎ（ｈ）／［ｓｉｎ（Ｙ）ｓｉｎ（α）−ｓｉｎ（δ）］］・・・（式５）

太陽方向演算部６３は、ＧＰＳ部２で取得した緯度Ｘおよび経度Ｙ、ならびに、時計部７で計った年月日時分に基づいて、公知の手法によって、太陽方位ψを求め、この求めた太陽方位ψと方位計３で求めた反射光測定部１の測定方向の方位φｃに基づいて太陽方向φを求めるものである。より具体的には、太陽方向演算部６３は、方位計３で測定した方位φｃと前記式５から求められる太陽方位ψとの差分として太陽方向φを求めるものである（φ＝ψ−φｃ）。

拡散度演算部６４は、拡散度Ｗを求めるものである。より具体的には、例えば、拡散度演算部６４は、太陽光測定部５の測定結果に基づいて、拡散度Ｗを求めるものである。例えば、拡散度演算部６４は、第２可視撮像部５−１で生成された可視光での第３画像データＳｖの標準偏差σｓｖを求め、この求めた標準偏差σｓｖで所定係数Ｋを除算することで拡散度Ｗを求める（Ｗ＝Ｋ／σｓｖ）。あるいは、例えば、拡散度演算部６４は、第２赤外撮像部５−２で生成された赤外光での第４画像データＳｉの標準偏差σｓｉを求め、この求めた標準偏差σｓｉで所定係数Ｋを除算することで拡散度Ｗを求める（Ｗ＝Ｋ／σｓｉ）。前記所定係数Ｋは、雲１つ無い快晴（雲量０、無雲）の場合に拡散度Ｗが０となり、曇天（雲量８、全天雲）の場合に拡散度Ｗが１となるように正規化するための係数である。曇天から晴天になるに従って標準偏差σｓｖ（σｓｉ）は、大きくなるため、拡散度は、低下するため、前記標準偏差σｓｖ（σｓｉ）は、拡散度Ｗに利用できる。また例えば、拡散度演算部６４は、反射光測定部１のシャッタースピード（例えば第１可視撮像部１−１のシャッタースピード）ＳＳを反射光測定部１から取得し、この取得したシャッタースピードＳＳをそのまま拡散度Ｗとする（Ｗ＝ＳＳ）。曇天から晴天になるに従ってシャッタースピードＳＳは、高速となり、拡散度Ｗは、低下するため、シャッタースピードＳＳは、そのまま拡散度Ｗにできる。

葉密度演算部６５は、生育情報記憶部８２に記憶された生育情報に基づいて葉密度を求めるものである。例えば、前記生育情報が植え付け（例えば田植え）からの日数と葉密度Ｌとの対応関係を示す情報である場合では、葉密度演算部６５は、ＩＦ部９を介して取得された植え付けからの日数に対応する葉密度を生育情報記憶部８２に記憶された前記生育情報から求める。なお、植物生育指標測定装置Ｍは、外部からデータを入力するための入力部（例えばテンキーやキーボード等）をさらに備え、この入力部を介して植え付けからの日数が植物生育指標測定装置Ｍに入力されても良い。

生育指標演算部６６は、反射光測定部１で測定した第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度、太陽角度演算部６２で求めた太陽角度α、ならびに、太陽方向演算部６３で求めた太陽方向φに基づいて、測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求めるものである。これによれば、生育指標を求める際に、太陽角度および太陽方向を考慮するので、より精度良く生育指標が測定できる。好ましくは、生育指標演算部６６は、反射光測定部１で測定した第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度、太陽角度演算部６２で求めた太陽角度α、太陽方向演算部６３で求めた太陽方向φ、太陽光測定部５で測定した第３および第４波長それぞれでの太陽光の各光強度、ならびに、拡散度演算部６４で求めた拡散度Ｗに基づいて、測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める。これによれば、生育指標を求める際に、さらに、第３および第４波長それぞれでの太陽光の各光強度および拡散度Ｗも考慮するので、さらに精度良く生育指標が測定できる。より好ましくは、生育指標演算部６６は、反射光測定部１で測定した第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度、太陽角度演算部６２で求めた太陽角度α、太陽方向演算部６３で求めた太陽方向φ、太陽光測定部５で測定した第３および第４波長それぞれでの太陽光の各光強度、拡散度演算部６４で求めた拡散度Ｗ、傾斜計４で取得した測定角度β、ならびに、葉密度演算部６５で求めた葉密度Ｌに基づいて、測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める。これによれば、生育指標を求める際に、さらに、測定角度βおよび葉密度Ｌも考慮するので、さらにより精度良く生育指標が測定できる。

より具体的には、補正情報記憶部８１に第１補正情報が記憶されている場合には、生育情報記憶部８２は、省略可能であり、生育指標演算部６６は、反射光測定部１で測定した第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度に基づいて、補正前の生育指標を求め、太陽角度演算部６２で求めた太陽角度α、および、太陽方向演算部６３で求めた太陽方向φとに対応する第１補正値を前記第１補正情報から求め、この求めた第１補正値で前記補正前の生育指標を補正して最終的な生育指標（補正後の生育指標）を求める。

また、補正情報記憶部８１に第２補正情報が記憶されている場合には、生育情報記憶部８２は、省略可能であり、生育指標演算部６６は、太陽光測定部５で測定した第３および第４波長それぞれでの太陽光の各光強度に基づいて、反射光測定部１で測定した第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度の比率が所定値となるように正規化しつつ、反射光測定部１で測定した第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度に基づいて、補正前の生育指標を求め、太陽角度演算部６２で求めた太陽角度α、太陽方向演算部６３で求めた太陽方向φ、および、拡散度演算部６４で求めた拡散度Ｗとに対応する第２補正値を前記第２補正情報から求め、この求めた第２補正値で前記補正前の生育指標を補正して最終的な生育指標（補正後の生育指標）を求める。

また、補正情報記憶部８１に第３補正情報が記憶されている場合には、生育指標演算部６６は、太陽光測定部５で測定した第３および第４波長それぞれでの太陽光の各光強度に基づいて、反射光測定部１で測定した第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度の比率が所定値となるように正規化しつつ、反射光測定部１で測定した第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度に基づいて、補正前の生育指標を求め、太陽角度演算部６２で求めた太陽角度α、太陽方向演算部６３で求めた太陽方向φ、および、拡散度演算部６４で求めた拡散度Ｗ、傾斜計４で取得した測定角度β、および、葉密度演算部６５で求めた葉密度Ｌとに対応する第３補正値を前記第３補正情報から求め、この求めた第３補正値で前記補正前の生育指標を補正して最終的な生育指標（補正後の生育指標）を求める。

このような植物生育指標測定装置Ｍでは、ＧＰＳ部２、時計部７および太陽角度演算部６２によって、太陽光の測定対象への入射角度を太陽角度として取得する太陽角度取得部の一例が構成される。ＧＰＳ部２、時計部７、方位計３および太陽方向演算部６３によって、反射光測定部１の測定方向に対する太陽の方向を太陽方向として取得する太陽方向取得部の一例が構成される。

なお、植物生育指標測定システムＭは、上述したように、必要に応じて、さらに、制御処理部６に接続され例えば各種コマンドや各種データ等を入力する入力部を備えて良く、また、前記入力部で入力された各種コマンドや各種データおよび測定結果等を出力する出力部等を備えても良い。

次に、本実施形態の動作について説明する。ここでは、補正情報記憶部８１に第３補正情報が記憶され、生育指標演算部６６は、前記第３補正値を用いて最終的な生育指標（補正後の生育指標）を求める場合について説明するが、補正情報記憶部８１に第１補正情報が記憶され、生育指標演算部６６は、前記第１補正値を用いて最終的な生育指標を求める場合や、補正情報記憶部８１に第２補正情報が記憶され、生育指標演算部６６は、前記第２補正値を用いて最終的な生育指標を求める場合も、以下に説明する処理を適宜に省略することで、同様に説明できる。

図６は、実施形態における植物生育指標測定システムの動作を示すフローチャートである。図７は、実施形態の植物生育指標測定システムにおける測定結果の一例を示す図である。図７の横軸は、ＳＰＡＤ（Ｓｏｉｌ ＆ Ｐｌａｎｔ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）値であり、その縦軸は、ＮＤＶＩ値である。

このような植物生育指標測定システムＭでは、まず、ユーザ（オペレータ）によって測定対象の群葉に反射光測定部１が向くように、植物生育指標測定システムＭが配置される。ユーザによって図略の電源スイッチがオンされると、制御処理部６は、必要な各部の初期化を実行し、制御処理プログラムの実行によって、制御処理部６には、制御部６１、太陽角度演算部６２、太陽方向演算部６３、拡散度演算部６４、葉密度演算部６５および生育指標演算部６６が機能的に構成される。そして、植物生育指標測定システムＭは、次のように動作する。

図６において、制御処理部６は、制御部６１によって反射光測定部１を制御することで反射光測定部１に可視光での第１画像データＲｖおよび赤外光での第２画像データＲｉを生成させ、制御部６１によって太陽光測定部５を制御することで太陽光測定部５に可視光での第３画像データＳｖおよび赤外光での第４画像データＳｉを生成させ、反射光測定部１から可視光での第１画像データＲｖおよび赤外光での第２画像データＲｉを取得し、太陽光測定部５から可視光での第３画像データＳｖおよび赤外光での第４画像データＳｉを取得する（Ｓ１）。

次に、制御処理部６は、制御部６１によってＧＰＳ部２を制御することでＧＰＳ部２に緯度Ｘおよび経度Ｙを測定させ、制御部６１によって方位計３を制御することで方位計３に方位φｃを測定させ、制御部６１によって傾斜計４を制御することで傾斜計４に測定角度βを測定させ、ＧＰＳ部２から緯度Ｘおよび経度Ｙを取得し、方位計３から方位φｃを取得し、そして、傾斜計４から測定角度βを取得する（Ｓ２）。

次に、制御処理部６は、時計部７から年月日時分を取得する（Ｓ３）。

次に、制御処理部６は、生育指標演算部６６によって、太陽光測定部５で測定した第３画像データＳｖおよび第４画像データＳｉに基づいて、太陽光の分光特性補正係数Ｉを求める（Ｓ４）。より具体的には、生育指標演算部６６は、互いに同じ画素位置（ｘ、ｙ）の画素ごとに、第３画像データＳｖの画素値ｓｖ（ｘ、ｙ）と第４画像データＳｉの画素値ｓｉ（ｘ、ｙ）との比を太陽光の分光特性補正係数Ｉ（ｘ、ｙ）として求める（Ｉ（ｘ、ｙ）＝ｓｖ（ｘ、ｙ）／ｓｉ（ｘ、ｙ））。太陽光のスペクトルは、時刻や天候や湿度等によって変化するが、これによって可視光での第１画像データＲｖと赤外光での第２画像データＲｉとの比率が所定値になるように正規化処理が可能となる。

次に制御処理部６は、生育指標演算部６６によって、太陽光測定部５で測定した第３および第４波長それぞれでの太陽光の各光強度Ｓｖ、Ｓｉに基づいて、反射光測定部１で測定した第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度の比率Ｒｖ、Ｒｉが所定値となるように正規化しつつ、反射光測定部１で測定した前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度Ｒｖ、Ｒｉに基づいて、補正前の生育指標、例えばＮＤＶＩ値を求める（Ｓ５）。より具体的には、生育指標演算部６６は、互いに同じ画素位置（ｘ、ｙ）の画素ごとに、第２画像データＲｉの画素値ｒｉ（ｘ、ｙ）に、前記処理Ｓ４で求めた太陽光の分光特性補正係数Ｉ（ｘ、ｙ）を乗算することで、正規化した第２画像データＲｉの画素値ｒｉ’（ｘ、ｙ）（＝ｒｉ（ｘ、ｙ）×Ｉ（ｘ、ｙ））を求め、互いに同じ画素位置（ｘ、ｙ）の画素ごとに、次式６によってＮＤＶＩ値を求める。なお、ｒｖ（ｘ、ｙ）は、画素位置（ｘ、ｙ）での第１画像データＲｖの画素値である。
ＮＤＶＩ（ｘ、ｙ）＝［ｒｉ’−ｒｖ］／［ｒｉ’＋ｒｖ］・・・（式６）

次に、制御処理部６は、拡散度演算部６４によって拡散度Ｗを求める（Ｓ６）。より具体的には、拡散度演算部６４は、一例では、第２可視撮像部５−１で生成された可視光での第３画像データＳｖの標準偏差σｓｖを求め、この求めた標準偏差σｓｖで所定係数Ｋを除算することで拡散度Ｗを求める（Ｗ＝Ｋ／σｓｖ）。

次に、制御処理部６は、太陽角度演算部６２によって、ＧＰＳ部２で取得した緯度Ｘおよび経度Ｙ、ならびに、時計部７で計った年月日時分に基づいて、太陽角度αを求める（Ｓ７）。

次に、制御処理部６は、太陽方向演算部６３によって、ＧＰＳ部２で取得した緯度Ｘおよび経度Ｙ、ならびに、時計部７で計った年月日時分に基づいて、太陽方位ψを求め、方位計３で測定した方位φｃと前記求めた太陽方位ψとの差分として太陽方向φを求める（φ＝ψ−φｃ）（Ｓ８）。

次に、制御処理部６は、葉密度演算部６５によって、ＩＦ部９等を介して取得された植え付けからの日数に対応する葉密度Ｌを生育情報記憶部８２に記憶された前記生育情報から求める（Ｓ９）。

次に、制御処理部６は、生育指標演算部６６によって、処理Ｓ２で取得した測定角度β、処理Ｓ６で求めた拡散度Ｗ、処理Ｓ７で求めた太陽角度α、処理Ｓ８で求めた太陽方向φおよび処理Ｓ９で求めた葉密度Ｌに対応する第３補正値を補正情報記憶部８１に記憶された前記第３補正情報から求め、この求めた第３補正値で処理Ｓ５で求めた補正前の生育指標、この例ではＮＤＶＩ値を補正し、最終的な生育指標（補正後の生育指標）を求める。例えば、生育指標演算部６６は、前記求めた第３補正値を処理Ｓ５で求めた補正前のＮＤＶＩ値に乗算することで補正後のＮＤＶＩ値を求める（（補正後のＮＤＶＩ値）＝（第３補正値）×（補正前のＮＤＶＩ値））。なお、乗算に代え、足し算が用いられてもよい。

次に、制御処理部６は、この求めた最終的な生育指標（補正後の生育指標）を処理Ｓ３で取得した年月日時分に対応付けて記憶部８に記憶し、そして、前記求めた最終的な生育指標（補正後の生育指標）を処理Ｓ３で取得した年月日時分に対応付けてＩＦ部９を介して外部へ出力する（Ｓ１１）。

そして、制御処理部６は、処理を処理Ｓ１に戻し、上記各処理を繰り返す。

図７には、本実施形態の植物生育指標測定システムＭによって求められた測定結果の一例が示されている。図７から分かるように、検量線は、ほぼ１本となり、良好に補正され、より精度の高いＮＤＶＩ値が求められている。

以上説明したように、本実施形態における植物生育指標測定装置、植物生育指標算出プログラムおよび植物生育指標測定システムは、より精度良く生育指標を測定できる。

なお、上述の実施形態では、生育指標としてＮＤＶＩ値が求められたが、これに限定されるものではない。例えば、ＲＶＩ（Ｒａｔｉｏ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ、比植生指標）が求められても良い（ＲＶＩ＝Ｒｉ’／Ｒｖ、ＲＶＩ（ｘ、ｙ）＝ｒｉ’（ｘ、ｙ）／ｒｖ（ｘ、ｙ））。また例えば、ＤＶＩ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ、差植生指標）が求められても良い（ＤＶＩ＝Ｒｉ’−Ｒｖ、ＤＶＩ（ｘ、ｙ）＝ｒｉ’（ｘ、ｙ）−ｒｖ（ｘ、ｙ））。また例えば、ＴＶＩ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ）が求められても良い（ＴＶＩ＝ＮＤＶＩ＋０．５）^０．５）。また例えば、ＩＰＶＩ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ）が求められても良い（ＩＰＶＩ＝Ｒｉ’／（Ｒｉ’＋Ｒｖ）＝（ＮＤＶＩ＋１）／２）。

上述の植物生育指標測定装置システムＭは、生育情報記憶部８２に記憶された生育情報に基づいて葉密度Ｌを求めたが、反射光測定部１で生成される可視光での第１画像データＲｖおよび赤外光での第２画像データＲｉに基づいて、土の部分の面積と植物の部分の面積との面積比を求め、葉密度を求めても良い。

上述の植物生育指標測定システムＭでは、第１ないし第３補正情報のうちのいずれかが用いられたが、太陽角度α、太陽方向φ、拡散度Ｗ、測定角度β、葉密度Ｌおよび太陽光の分光特性補正係数Ｉと補正値（第４補正値）との対応関係が用いられてもよい。

上述の植物生育指標測定システムＭでは、可視光での第３画像データＳｖおよび赤外光での第４画像データＳｉを求めるために、太陽光測定部５が用いられたが、これに代え、分光反射率が既知である太陽光測定用部材が用いられてもよい。この場合、前記太陽光測定用部材が反射光測定部１で測定され、可視光での第１画像データＲｖのうちの前記太陽光測定用部材を撮像した画像領域における画素値の平均値が可視光での第３画像データＳｖとされ、赤外光での第２画像データＲｉのうちの前記太陽光測定用部材を撮像した画像領域における画素値の平均値が赤外光での第４画像データＳｉとされる。

本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。

一態様にかかる植物生育指標測定装置は、第１および第２波長で測定した、複数の葉を持つ測定対象の反射光の各光強度データと、太陽光の測定対象への入射角度である太陽角度データと、前記各光強度データの測定方向に対する前記太陽の方向である太陽方向データと、に基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める生育指標演算部を備える。

このような植物生育指標測定装置は、生育指標を求める際に、第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度だけでなく、太陽角度および太陽方向も考慮するので、より精度良く生育指標を測定できる。

他の一態様では、上述の植物生育指標測定装置において、前記生育指標演算部は、さらに、第３および第４波長で測定した、前記太陽の太陽光の光強度データと、前記太陽の太陽光の拡散度データと、に基づいて、前記測定対象の前記生育指標を求める。

このような植物生育指標測定装置は、生育指標を求める際に、さらに、第３および第４波長それぞれでの太陽光の各光強度および拡散度も考慮するので、さらに精度良く生育指標を測定できる。

他の一態様では、上述の植物生育指標測定装置において、前記生育指標演算部は、さらに、前記測定対象に対する前記各光強度データの測定方向の角度である測定角度データと、前記測定対象の葉密度データと、に基づいて、前記測定対象の前記生育指標を求める。

このような植物生育指標測定装置は、生育指標を求める際に、さらに、測定角度および葉密度も考慮するので、さらにより精度良く生育指標を測定できる。

他の一態様にかかる植物生育指標測定方法は、複数の葉を持つ測定対象の反射光の光強度を、互いに異なる第１および第２波長で測定する反射光測定工程と、太陽光の測定対象への入射角度を太陽角度として取得する太陽角度取得工程と、前記反射光の測定方向に対する前記太陽の方向を太陽方向として取得する太陽方向取得工程と、前記反射光測定工程で測定した前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度、前記太陽角度取得工程で取得した前記太陽角度、ならびに、前記太陽方向取得工程で取得した前記太陽方向に基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める生育指標演算工程とを備える。

このような植物生育指標測定方法は、生育指標を求める際に、第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度だけでなく、太陽角度および太陽方向も考慮するので、より精度良く生育指標を測定できる。

他の一態様にかかる植物生育指標測定システムは、複数の葉を持つ測定対象の反射光の光強度を、互いに異なる第１および第２波長で測定する反射光測定部と、太陽光の測定対象への入射角度を太陽角度として取得する太陽角度取得部と、前記反射光測定部の測定方向に対する前記太陽の方向を太陽方向として取得する太陽方向取得部と、前記反射光測定部で測定した前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度、前記太陽角度取得部で取得した前記太陽角度、ならびに、前記太陽方向取得部で取得した前記太陽方向に基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める生育指標演算部とを備える。好ましくは、上述の植物生育指標測定システムにおいて、前記太陽角度取得部は、緯度および経度を取得するＧＰＳ部と、年月日時分を計る時計部と、前記ＧＰＳ部で取得した前記緯度および経度ならびに前記時計部で計った年月日時分に基づいて前記太陽角度を求める太陽角度演算部とを備える。好ましくは、上述の植物生育指標測定システムにおいて、前記太陽方向取得部は、緯度および経度を取得するＧＰＳ部と、年月日時分を計る時計部と、前記反射光測定部の測定方向の方位を求める方位計と、前記ＧＰＳ部で取得した前記緯度および経度ならびに前記時計部で計った年月日時分に基づいて太陽方位を求め、前記求めた太陽方位と前記方位計で求めた前記反射光測定部の測定方向の方位に基づいて前記太陽方向を求める太陽方向演算部とを備える。好ましくは、上述の植物生育指標測定システムにおいて、前記太陽角度および前記太陽方向と前記生育指標の第１補正値との対応関係を第１補正情報として記憶する第１補正情報記憶部をさらに備え、前記生育指標演算部は、前記反射光測定部で測定した前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度に基づいて、補正前の生育指標を求め、前記太陽角度取得部で取得した前記太陽角度、および、前記太陽方向取得部で取得した前記太陽方向とに対応する第１補正値を前記第１補正情報から求め、前記求めた第１補正値で前記補正前の生育指標を補正して前記生育指標を求める。

このような植物生育指標測定システムは、生育指標を求める際に、第１および第２波長それぞれでの反射光の各光強度だけでなく、太陽角度および太陽方向も考慮するので、より精度良く生育指標を測定できる。

他の一態様では、上述の植物生育指標測定システムにおいて、前記太陽の太陽光の光強度を、互いに異なる第３および第４波長で測定する太陽光測定部と、前記太陽の太陽光の拡散度を取得する拡散度取得部とをさらに備え、前記生育指標演算部は、前記反射光測定部で測定した前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度、前記太陽角度取得部で取得した前記太陽角度、前記太陽方向取得部で取得した前記太陽方向、前記太陽光測定部で測定した前記第３および第４波長それぞれでの前記太陽光の各光強度、ならびに、前記拡散度取得部で取得した前記拡散度に基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める。好ましくは、上述の植物生育指標測定システムにおいて、前記拡散度取得部は、前記太陽光測定部の測定結果に基づいて、前記拡散度を求める。好ましくは、上述の植物生育指標測定システムにおいて、前記反射光測定部は、前記測定対象を撮像するカメラを備えて構成され、前記拡散度取得部は、前記カメラのシャッタースピードを前記拡散度とする。好ましくは、上述の植物生育指標測定システムにおいて、前記太陽角度、前記太陽方向および前記拡散度と前記生育指標の第２補正値との対応関係を第２補正情報として記憶する第２補正情報記憶部をさらに備え、前記生育指標演算部は、前記太陽光測定部で測定した前記第３および第４波長それぞれでの前記太陽光の各光強度に基づいて、前記反射光測定部で測定した前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度の比率が所定値となるように正規化しつつ、前記反射光測定部で測定した前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度に基づいて、補正前の生育指標を求め、前記太陽角度取得部で取得した前記太陽角度、前記太陽方向取得部で取得した前記太陽方向、および、前記拡散度取得部で取得した前記拡散度とに対応する第２補正値を前記第２補正情報から求め、前記求めた第２補正値で前記補正前の生育指標を補正して前記生育指標を求める。

このような植物生育指標測定システムは、生育指標を求める際に、さらに、第３および第４波長それぞれでの太陽光の各光強度および拡散度も考慮するので、さらに精度良く生育指標を測定できる。

他の一態様では、上述の植物生育指標測定システムにおいて、前記測定対象に対する前記反射光測定部の測定方向の角度を測定角度として取得する測定角度取得部と、前記測定対象の葉密度を取得する葉密度取得部とをさらに備え、前記生育指標演算部は、前記反射光測定部で測定した前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度、前記太陽角度取得部で取得した前記太陽角度、前記太陽方向取得部で取得した前記太陽方向、前記太陽光測定部で測定した前記第３および第４波長それぞれでの前記太陽光の各光強度、前記拡散度取得部で取得した前記拡散度、前記測定角度取得部で取得した前記測定角度、ならびに、前記葉密度測定部で取得した前記葉密度に基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める。好ましくは、上述の植物生育指標測定システムにおいて、前記太陽角度、前記太陽方向、前記拡散度、前記測定角度および前記葉密度と前記生育指標の第３補正値との対応関係を第３補正情報として記憶する第３補正情報記憶部をさらに備え、前記生育指標演算部は、前記太陽光測定部で測定した前記第３および第４波長それぞれでの前記太陽光の各光強度に基づいて、前記反射光測定部で測定した前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度の比率が所定値となるように正規化しつつ、前記反射光測定部で測定した前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度に基づいて、補正前の生育指標を求め、前記太陽角度取得部で取得した前記太陽角度、前記太陽方向取得部で取得した前記太陽方向、前記拡散度取得部で取得した前記拡散度、前記測定角度取得部で取得した前記測定角度、および、前記葉密度測定部で取得した前記葉密度とに対応する第３補正値を前記第３補正情報から求め、前記求めた第３補正値で前記補正前の生育指標を補正して前記生育指標を求める。

このような植物生育指標測定システムは、生育指標を求める際に、さらに、測定角度および葉密度も考慮するので、さらにより精度良く生育指標を測定できる。

この出願は、２０１５年５月１２日に出願された日本国特許出願特願２０１５−９７５８６を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

本発明によれば、植物生育指標測定装置および植物生育指標測定方法ならびに植物生育指標測定システムが提供できる。

Claims (6)

1. 互いに異なる第１および第２波長で測定した、複数の葉を持つ測定対象の反射光の各光強度データに基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める生育指標演算部と、
   太陽光の測定対象への入射角度である太陽角度のデータ、前記各光強度データの測定方向に対する前記太陽の方向である太陽方向のデータ、および前記太陽光の拡散度データと、前記生育指標の補正値との対応関係を補正情報として記憶する補正情報記憶部とを備え、
   前記生育指標演算部は、前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度に基づいて補正前の生育指標を求め、前記補正情報に基づく前記補正値で前記補正前の生育指標を補正して前記生育指標を求める、
   植物生育指標測定装置。
2. 前記生育指標演算部は、さらに、第３および第４波長で測定した、前記太陽光の光強度データを用いて、前記補正前の生育指標を求める、
   請求項１に記載の植物生育指標測定装置。
3. 前記補正情報記憶部は、前記太陽角度のデータ、前記太陽方向のデータおよび前記拡散度データに、さらに、前記測定対象に対する前記各光強度データの測定方向の角度である測定角度データおよび前記測定対象の葉密度データとを加えた、前記生育指標の補正値との対応関係を前記補正情報として記憶する、
   請求項１または２に記載の植物生育指標測定装置。
4. 前記第３波長は、前記第１波長と対応する波長であり、前記第４波長は、前記第２波長と対応する波長である、
   請求項２または請求項３に記載の植物生育指標測定装置。
5. 植物生育指標を算出するためにコンピュータに実行させる植物生育指標算出プログラムであって、
   互いに異なる第１および第２波長で測定した、複数の葉を持つ測定対象の反射光の各光強度データに基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す第１生育指標を求める第１生育指標演算工程と、
   記憶部に記憶されている、太陽光の前記測定対象への入射角度である太陽角度のデータ、前記各光強度データの測定方向に対する前記太陽の方向である太陽方向のデータ、および前記太陽光の拡散度データと、前記第１の生育指標に対する補正値との対応関係を示す補正情報を読み出す補正情報読み出し工程と、
   前記補正情報に基づく前記補正値で前記第１の生育指標を補正して第２生育指標を求める第２生育指標演算工程と、
   をコンピュータに実行させる植物生育指標算出プログラム。
6. 複数の葉を持つ測定対象の反射光の光強度を、互いに異なる第１および第２波長で測定する反射光測定部と、
   太陽光の前記測定対象への入射角度を太陽角度として取得する太陽角度取得部と、
   前記反射光測定部の測定方向に対する太陽の方向を太陽方向として取得する太陽方向取得部と、
   前記太陽の太陽光の拡散度を測定する拡散度測定部と、
   互いに異なる第１および第２波長で測定した、複数の葉を持つ測定対象の反射光の各光強度データに基づいて、前記測定対象における生育の度合いを表す生育指標を求める生育指標演算部と、
   太陽光の測定対象への入射角度である太陽角度のデータ、前記各光強度データの測定方向に対する前記太陽の方向である太陽方向のデータ、および前記太陽光の拡散度データと、前記生育指標の補正値との対応関係を補正情報として記憶する補正情報記憶部とを備え、
   前記生育指標演算部は、前記第１および第２波長それぞれでの前記反射光の各光強度に基づいて補正前の生育指標を求め、前記補正情報に基づく前記補正値で前記補正前の生育指標を補正して前記生育指標を求める、
   植物生育指標測定システム。

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