JP2023135998A - Information processor, information processing method, and program - Google Patents

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JP2023135998A JP2022041385A JP2022041385A JP2023135998A JP 2023135998 A JP2023135998 A JP 2023135998A JP 2022041385 A JP2022041385 A JP 2022041385A JP 2022041385 A JP2022041385 A JP 2022041385A JP 2023135998 A JP2023135998 A JP 2023135998A
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Kazutoshi Hamada
徹 栗原
Toru Kurihara
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Abstract

To provide information for deciding measures to be taken in order to stabilize yield in fruit cultivation.SOLUTION: An image acquisition part 30 acquires an image in which a subject includes a plant that bears fruits as an input image. A fruits number estimation part 31 analyzes the input image, and acquires the number of fruits being an estimated value of the number of fruits that a plant bears. A leaves number information acquisition part 32 analyzes the input image, and acquires the leaves number information being information regarding the number of leaves of a plant. A leaves-fruits ratio estimation part 33 estimates the leaves-fruits ratio of a plant by using the fruits number information and the leaves number information. An output part 34 outputs the leaves-fruits ratio.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an information processing device, an information processing method, and a program.

近年、農業の分野にもコンピュータビジョンを利用した技術の導入が進んできている。例えば、非特許文献1には、キュウリの自動収穫ロボット技術が提案されており、画像を解析して温室内のキュウリを検出する技術も開示されている。 In recent years, technology using computer vision has been increasingly introduced into the agricultural field. For example, Non-Patent Document 1 proposes an automatic cucumber harvesting robot technology, and also discloses a technology for detecting cucumbers in a greenhouse by analyzing images.

E.J. VAN HENTEN, J. HEMMING, B.A.J. VAN TUIJL, J.G. KORNET, J. MEULEMAN, J. BONTSEMA AND E.A. VAN OS, “An Autonomous Robot for Harvesting Cucumbers in Greenhouses,” in Autonomous Robots 13, 2002, pp. 241--258.E.J. VAN HENTEN, J. HEMMING, B.A.J. VAN TUIJL, J.G. KORNET, J. MEULEMAN, J. BONTSEMA AND E.A. VAN OS, “An Autonomous Robot for Harvesting Cucumbers in Greenhouses,” in Autonomous Robots 13, 2002, pp. 241-- 258.

一般に、果樹は果実をよく実らせる年(「表年」とも言われる。)と、果実をあまり実らせない年(「裏年」とも言われる。)とが繰り返される傾向にあることが知られている。果樹が果実を付けすぎた年の翌年は裏年となりやすいからである。果実栽培を事業として実施する場合には、果樹における表年と裏年との繰り返しを抑制し、収穫量を安定させたいという要望がある。 In general, it is known that fruit trees tend to have repeated years in which they produce a lot of fruit (also called "top years") and years in which they do not produce much fruit (also called "back years"). ing. This is because the year after a fruit tree produces too many fruits, it tends to be a bad year. When carrying out fruit cultivation as a business, there is a desire to suppress the repetition of the front and back years of fruit trees and stabilize the yield.

果樹における表年と裏年との繰り返しを抑制するために、表年に果実を摘果し実りすぎを防ぐことが一案として考えられるが、果樹毎に果実の数等の情報を把握するのは煩雑である。 In order to suppress the repetition of the front year and the back year in fruit trees, one idea is to thin the fruit in the front year to prevent overbearing, but it is difficult to grasp information such as the number of fruits for each fruit tree. It's complicated.

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、果樹栽培において収穫量を安定化させるために取るべき施策を決めるための情報を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide information for determining measures to be taken in order to stabilize yields in fruit tree cultivation.

本発明の第1の態様は、情報処理装置である。この装置は、果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力画像として取得する画像取得部と、前記入力画像を解析して前記植物が実らせている果実の個数の推定値である果実数を取得する果実数推定部と、前記入力画像を解析して前記植物の葉数に関する情報である葉数情報を取得する葉数情報取得部と、前記果実数と前記葉数情報とを用いて前記植物の葉果比を推定する葉果比推定部と、前記葉果比を出力する出力部と、を備える。 A first aspect of the present invention is an information processing device. This device includes an image acquisition unit that acquires as an input image an image that includes a plant that is bearing fruit as an input image, and a fruit that is an estimated value of the number of fruits that the plant is bearing by analyzing the input image. a fruit number estimation unit that acquires the number of fruits; a leaf number information acquisition unit that analyzes the input image to acquire leaf number information that is information about the number of leaves of the plant; and a leaf number information acquisition unit that uses the fruit number and the leaf number information. and a leaf-fruit ratio estimating section that estimates the leaf-fruit ratio of the plant, and an output section that outputs the leaf-fruit ratio.

前記画像取得部は、日の入りから日の出までの間の時間帯に撮像された赤外画像を前記入力画像として取得してもよく、前記果実数推定部は、植物を被写体に含む赤外画像を入力したとき当該被写体が実らせている果実の個数を出力するように学習された機械学習モデルに前記画像取得部が取得した赤外画像を入力することにより、前記果実数を取得してもよい。 The image acquisition unit may acquire as the input image an infrared image captured during a time period from sunset to sunrise, and the fruit number estimation unit may input an infrared image that includes plants as subjects. The number of fruits may be acquired by inputting the infrared image acquired by the image acquisition unit to a machine learning model that has been trained to output the number of fruits that the subject is growing when

前記画像取得部は、2以上の異なる方向から前記植物をそれぞれ撮像した2以上の入力画像を取得してもよく、前記果実数推定部は、前記2以上の入力画像それぞれに撮像されている果実の数である画像内果実数をそれぞれ特定し、前記果実数と2以上の画像内果実数とについてあらかじめ定められた関係式に基づいて、前記果実数を特定してもよい。 The image acquisition unit may acquire two or more input images of the plant from two or more different directions, and the fruit number estimation unit may acquire the number of fruits imaged in each of the two or more input images. The number of fruits in the image, which is the number of , may be specified, and the number of fruits may be specified based on a predetermined relational expression between the number of fruits and the number of fruits in the image that is 2 or more.

前記葉数情報取得部は、前記入力画像中の前記植物を含む所定の領域を設定する領域設定部と、前記領域に対する前記植物以外の領域が占める割合である空隙率を前記葉数情報として算出する空隙率算出部と、を備えてもよい。 The leaf number information acquisition unit includes an area setting unit that sets a predetermined area including the plant in the input image, and calculates a porosity, which is a ratio of the area other than the plant to the area, as the leaf number information. A porosity calculation unit may be provided.

前記葉果比推定部は、前記葉果比と、前記空隙率と前記果実数との比に関する情報とについてあらかじめ定められた関係式に基づいて、前記葉果比を特定してもよい。 The leaf-fruit ratio estimating unit may specify the leaf-fruit ratio based on a predetermined relational expression regarding the leaf-fruit ratio and information regarding a ratio between the void ratio and the number of fruits.

前記葉数情報取得部は、果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力したとき当該被写体の葉数を出力するように学習された機械学習モデルに前記入力画像を入力することにより得られた前記葉数を前記葉数情報として取得してもよく、前記葉果比推定部は、前記葉数と前記果実数とに基づいて前記葉果比を特定してもよい。 The leaf number information acquisition unit inputs the input image to a machine learning model that is trained to output the number of leaves of the subject when an image including a plant bearing fruit as the subject is input. The number of leaves obtained may be acquired as the leaf number information, and the leaf-fruit ratio estimating unit may specify the leaf-fruit ratio based on the number of leaves and the number of fruits.

前記情報処理装置は、前記入力画像に含まれる植物を特定するための植物識別子を取得する識別子取得部と、植物識別子と、当該植物識別子で特定される植物にあらかじめ設定された基準葉果比とを関連付けて記憶する葉果比データベースを参照して、前記識別子取得部が取得した植物識別子に関連付けられた基準葉果比を取得するデータベース管理部と、前記葉果比推定部が推定した葉果比と前記基準葉果比とに基づいて、前記入力画像に含まれる植物の葉果比が基準葉果比となるために摘果すべき果実の個数である摘果数を算出する摘果数算出部と、をさらに備えてもよく、前記出力部は、前記摘果数をさらに出力してもよい。 The information processing device includes an identifier acquisition unit that acquires a plant identifier for identifying a plant included in the input image, a plant identifier, and a reference leaf-fruit ratio that is set in advance for the plant identified by the plant identifier. a database management unit that acquires a reference leaf-fruit ratio associated with the plant identifier acquired by the identifier acquisition unit by referring to a leaf-fruit ratio database stored in association with the leaf-fruit ratio; a fruit-thinning number calculation unit that calculates a fruit-thinning number, which is the number of fruits that should be thinned in order for the leaf-fruit ratio of the plant included in the input image to become the reference leaf-fruit ratio, based on the ratio and the reference leaf-fruit ratio; , and the output unit may further output the number of fruits to be harvested.

前記情報処理装置は、前記果実数推定部が推定した果実数から前記摘果数を減じることにより、摘果後に前記植物が付ける実の数である着果数を算出する着果数算出部をさらに備えてもよく、前記出力部は、前記着果数をさらに出力してもよい。 The information processing device further includes a fruit set number calculation unit that calculates a fruit set number, which is the number of fruits that the plant bears after fruit thinning, by subtracting the fruit set number from the fruit number estimated by the fruit number estimation unit. The output unit may further output the number of fruit set.

本発明の第2の態様は、情報処理方法である。この方法において、プロセッサが、果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力画像として取得するステップと、前記入力画像を解析して前記植物が実らせている果実の個数の推定値である果実数を取得するステップと、前記入力画像を解析して前記植物の葉数に関する情報である葉数情報を取得するステップと、前記果実数と前記葉数情報とを用いて前記植物の葉果比を推定するステップと、前記葉果比を出力するステップと、を実行する。 A second aspect of the present invention is an information processing method. In this method, the processor obtains, as an input image, an image including a plant producing fruits as an input image, and analyzes the input image to estimate the number of fruits produced by the plant. acquiring the number of fruits; analyzing the input image to acquire leaf number information that is information about the number of leaves of the plant; and determining the number of leaves and fruits of the plant using the number of fruits and the leaf number information. A step of estimating a ratio and a step of outputting the leaf-fruit ratio are executed.

本発明の第3の態様は、プログラムである。このプログラムは、コンピュータに、果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力画像として取得する機能と、前記入力画像を解析して前記植物が実らせている果実の個数の推定値である果実数を取得する機能と、前記入力画像を解析して前記植物の葉数に関する情報である葉数情報を取得する機能と、前記果実数と前記葉数情報とを用いて前記植物の葉果比を推定する機能と、前記葉果比を出力する機能と、を実現させる。 The third aspect of the present invention is a program. This program provides a computer with a function to acquire an image containing a plant producing fruit as an input image, and an estimate value of the number of fruits produced by the plant by analyzing the input image. a function of acquiring the number of fruits; a function of analyzing the input image to acquire leaf number information that is information about the number of leaves of the plant; and a function of acquiring the number of leaves of the plant using the number of fruits and the leaf number information. A function of estimating the ratio and a function of outputting the leaf-fruit ratio are realized.

このプログラムを提供するため、あるいはプログラムの一部をアップデートするために、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供されてもよく、また、このプログラムが通信回線で伝送されてもよい。 In order to provide this program or to update a part of the program, a computer-readable recording medium recording this program may be provided, and this program may be transmitted over a communication line.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that arbitrary combinations of the above components and expressions of the present invention converted between methods, apparatuses, systems, computer programs, data structures, recording media, etc. are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、果樹栽培において収穫量を安定化させるために取るべき施策を決めるための情報を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide information for determining measures to be taken in order to stabilize yield in fruit tree cultivation.

実施の形態に係る情報処理装置の処理の概要を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an overview of processing of the information processing device according to the embodiment. 実施の形態に係る情報処理装置の機能構成を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a functional configuration of an information processing device according to an embodiment. 果実数と2以上の画像内果実数との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the number of fruits and the number of fruits in an image of 2 or more. 実施の形態に係る葉数情報取得部の内部構造を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing an internal structure of a leaf number information acquisition unit according to an embodiment. 空隙率と1樹全体の葉数との関係を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the relationship between porosity and the number of leaves in one tree as a whole. 葉果比と、空隙率と果実数との比との関係を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the relationship between the leaf-fruit ratio and the ratio of porosity to fruit number. 実施の形態に係る葉果比データベースのデータ構造を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a data structure of a leaf/fruit ratio database according to an embodiment. 実施の形態に係る出力部が出力する情報の一例を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of information output by an output unit according to an embodiment. 実施の形態に係る情報処理装置が実行する情報処理の流れを説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining the flow of information processing executed by the information processing apparatus according to the embodiment.

<実施の形態の概要>
本発明の実施の形態の概要を述べる。本発明の実施の形態に係る情報処理装置は、植物を被写体に含む画像を解析することにより、その植物の葉果比を推定する。ここで「葉果比」は、果実を実らせた果樹において一つの果実あたりの葉の数である。種々の種類の果樹に関し、葉果比がどれくらいであることが適切かは経験的に知られており、例えばリンゴであれば40から70枚程度であることが知られている。果樹の葉果比を適切にすることにより、果樹栽培において収穫量を安定化させることが期待できる。
<Overview of embodiment>
An outline of an embodiment of the present invention will be described. An information processing device according to an embodiment of the present invention estimates the leaf-fruit ratio of a plant by analyzing an image that includes the plant as a subject. Here, the "leaf-fruit ratio" is the number of leaves per fruit in a fruit tree that bears fruit. It has been empirically known that the appropriate leaf-fruit ratio for various types of fruit trees is approximately 40 to 70 apples. By optimizing the leaf-fruit ratio of fruit trees, it is expected that yields can be stabilized in fruit tree cultivation.

しかしながら、果樹が実らせている果実の数や、果樹の葉数を数えることは生産者にとって非常に手間であるため、果実育成の現場において葉果比に基づいて着果数を定めることは現実的には難しい問題である。本発明の実施の形態に係る情報処理装置は果実を実らせた果樹の画像から葉果比を算出するので、ユーザは果樹栽培において収穫量を安定化させるために取るべき施策を容易に決めることができる。 However, it is very time-consuming for producers to count the number of fruits that fruit trees bear and the number of leaves on fruit trees, so it is not practical to determine the number of fruits set based on the leaf-fruit ratio in the field of fruit cultivation. This is a difficult problem. Since the information processing device according to the embodiment of the present invention calculates the leaf-fruit ratio from images of fruit trees that bear fruit, the user can easily decide what measures to take to stabilize the yield in fruit tree cultivation. I can do it.

図1は、実施の形態に係る情報処理装置1の処理の概要を説明するための図である。以下、情報処理装置1の処理の概要を(1)、(2)、(3)、(4)及び(5)の順に説明するが、その説明は図1中の(1)、(2)、(3)、(4)及び(5)と対応する。 FIG. 1 is a diagram for explaining an overview of processing of an information processing device 1 according to an embodiment. Below, an overview of the processing of the information processing device 1 will be explained in the order of (1), (2), (3), (4), and (5). , (3), (4) and (5).

(1)情報処理装置1は、果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力画像として取得する。図1は、柚子の樹木を被写体とする入力画像の例を示している。
(2)情報処理装置1は、入力画像を解析することにより、植物が実らせている果実の個数を推定する。具体的には、情報処理装置1は、植物を被写体に含む画像を入力したときに、その被写体が実らせている果実の個数を出力するように学習された機械学習モデルを用いて果実の個数を推定する。以下、情報処理装置1が推定した果実の個数を「果実数」と記載することがある。
(1) The information processing device 1 obtains, as an input image, an image that includes a fruit-bearing plant as a subject. FIG. 1 shows an example of an input image in which a yuzu tree is the subject.
(2) The information processing device 1 estimates the number of fruits that the plant is producing by analyzing the input image. Specifically, when the information processing device 1 receives an image that includes a plant as a subject, it calculates the number of fruits using a machine learning model trained to output the number of fruits that the subject is growing. Estimate. Hereinafter, the number of fruits estimated by the information processing device 1 may be referred to as "number of fruits."

(3)情報処理装置1は、入力画像を解析することにより、植物が茂らせている葉の数である葉数に関する葉数情報を取得する。図1は、情報処理装置1が葉数情報として「空隙率」を算出する場合の例を示している。ここで、「空隙率」は、植物を含む所定の領域における植物以外の領域の割合である。図1に示す例では、空隙率は樹冠高を直径とする円(図1における破線の円)内の背景の割合として定められている。空隙率は、植物の葉数が多いほど小さくなる。なお、空隙率を算出するための所定の領域は上記に限られず、植物に外接する円や、植物に外接する矩形の領域等、他の形状であってもよい。 (3) The information processing device 1 acquires leaf number information regarding the number of leaves, which is the number of leaves grown on a plant, by analyzing the input image. FIG. 1 shows an example in which the information processing device 1 calculates "porosity" as leaf number information. Here, "porosity" is the ratio of areas other than plants to a predetermined area containing plants. In the example shown in FIG. 1, the porosity is determined as the percentage of the background within a circle whose diameter is the tree crown height (the broken line circle in FIG. 1). The porosity decreases as the number of leaves of a plant increases. Note that the predetermined area for calculating the porosity is not limited to the above, and may have other shapes such as a circle circumscribing the plant or a rectangular area circumscribing the plant.

(4)情報処理装置1は、推定した果実数と葉数情報とに基づいて、植物の葉果比を推定する。具体的には、情報処理装置1は、葉果比と、葉数情報と果実数との比に関する情報とについてあらかじめ定められた関係式に基づいて葉果比を推定する。
(5)情報処理装置1は、推定した葉果比を出力する。これにより、情報処理装置1のユーザは植物を撮像した画像を準備するだけでその植物の葉果比の推定値を取得することができる。結果として、ユーザは、その植物の葉果比を適切にするために着果すべき実の数を算出することができる。
(4) The information processing device 1 estimates the leaf-fruit ratio of the plant based on the estimated number of fruits and information on the number of leaves. Specifically, the information processing device 1 estimates the leaf-fruit ratio based on a predetermined relational expression regarding the leaf-fruit ratio and information regarding the ratio between leaf number information and fruit number.
(5) The information processing device 1 outputs the estimated leaf-fruit ratio. Thereby, the user of the information processing device 1 can obtain an estimated value of the leaf-fruit ratio of the plant by simply preparing an image of the plant. As a result, the user can calculate the number of fruits that should set in order to make the leaf-fruit ratio of the plant appropriate.

<実施の形態に係る情報処理装置1の機能構成>
図2は、実施の形態に係る情報処理装置1の機能構成を模式的に示す図である。情報処理装置1は、記憶部2と制御部3とを備える。図2において、矢印は主なデータの流れを示しており、図2に示していないデータの流れがあってもよい。図2において、各機能ブロックはハードウェア(装置)単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。そのため、図2に示す機能ブロックは単一の装置内に実装されてもよく、あるいは複数の装置内に分かれて実装されてもよい。機能ブロック間のデータの授受は、データバス、ネットワーク、可搬記憶媒体等、任意の手段を介して行われてもよい。
<Functional configuration of information processing device 1 according to embodiment>
FIG. 2 is a diagram schematically showing the functional configuration of the information processing device 1 according to the embodiment. The information processing device 1 includes a storage section 2 and a control section 3. In FIG. 2, arrows indicate main data flows, and there may be data flows that are not shown in FIG. In FIG. 2, each functional block shows the configuration of a functional unit, not the configuration of a hardware (device) unit. Therefore, the functional blocks shown in FIG. 2 may be implemented within a single device, or may be implemented separately within multiple devices. Data may be exchanged between functional blocks via any means such as a data bus, a network, or a portable storage medium.

記憶部2は、情報処理装置1を実現するコンピュータのBIOS(Basic Input Output System)等を格納するROM(Read Only Memory)や情報処理装置1の作業領域となるRAM(Random Access Memory)、OS(Operating System)やアプリケーションプログラム、植物毎の適切な葉果比を格納する葉果比データベース20等の当該アプリケーションプログラムの実行時に参照される種々の情報を格納するHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の大容量記憶装置である。 The storage unit 2 includes a ROM (Read Only Memory) that stores the BIOS (Basic Input Output System) of the computer that implements the information processing device 1, a RAM (Random Access Memory) that serves as a work area of the information processing device 1, and an OS (OS). HDD (Hard Disk Drive) and SSD (Solid Disk Drive) that store various information that is referred to when executing the application program, such as the application program and the leaf-fruit ratio database 20 that stores the appropriate leaf-fruit ratio for each plant. A large-capacity storage device such as a state drive.

制御部3は、情報処理装置1のCPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサであり、記憶部2に記憶されたプログラムを実行することによって画像取得部30、果実数推定部31、葉数情報取得部32、葉果比推定部33、出力部34、識別子取得部35、データベース管理部36、摘果数算出部37、及び着果数算出部38として機能する。 The control unit 3 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit) of the information processing device 1, and executes a program stored in the storage unit 2 to perform image acquisition unit 30 and fruit number estimation. It functions as a section 31 , a leaf number information acquisition section 32 , a leaf/fruit ratio estimation section 33 , an output section 34 , an identifier acquisition section 35 , a database management section 36 , a fruit thinning number calculation section 37 , and a fruit set number calculation section 38 .

なお、図2は、情報処理装置1が単一の装置で構成されている場合の例を示している。しかしながら、情報処理装置1は、例えばクラウドコンピューティングシステムのように複数のプロセッサやメモリ等の計算リソースによって実現されてもよい。この場合、制御部3を構成する各部は、複数の異なるプロセッサの中の少なくともいずれかのプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。 Note that FIG. 2 shows an example in which the information processing device 1 is configured as a single device. However, the information processing device 1 may be realized by calculation resources such as a plurality of processors and memories, such as a cloud computing system, for example. In this case, each unit constituting the control unit 3 is realized by executing a program by at least one of the plurality of different processors.

画像取得部30は、果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力画像として取得する。具体的には、画像取得部30は外部の撮像装置が撮像した画像を有線又は無線で取得してもよいし、情報処理装置1がCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の既知の固体撮像素子を備えている場合には被写体を直接撮像して画像を取得してもよい。 The image acquisition unit 30 acquires, as an input image, an image that includes a fruit-bearing plant as a subject. Specifically, the image acquisition unit 30 may acquire an image captured by an external imaging device by wire or wirelessly, or the information processing device 1 may acquire an image captured by an external imaging device, or the information processing device 1 may acquire an image captured by an external imaging device. ) If a known solid-state imaging device such as an image sensor is provided, the image may be obtained by directly imaging the subject.

果実数推定部31は、画像取得部30が取得した入力画像を解析して植物が実らせている果実の個数の推定値である果実数を取得する。また、葉数情報取得部32は、画像取得部30が取得した入力画像を解析して植物の葉数に関する情報である葉数情報を取得する。果実数推定部31による果実数の取得、及び葉数情報取得部32による葉数情報の取得についての詳細は後述するが、果実数推定部31及び葉数情報取得部32は、いずれも入力画像を解析することでそれぞれ果実数と葉数情報とを取得する。 The fruit number estimation unit 31 analyzes the input image acquired by the image acquisition unit 30 and acquires the number of fruits, which is an estimated value of the number of fruits produced by the plant. Further, the leaf number information acquisition unit 32 analyzes the input image acquired by the image acquisition unit 30 and acquires leaf number information that is information regarding the number of leaves of the plant. Details of the acquisition of the number of fruits by the fruit number estimation unit 31 and the acquisition of leaf number information by the leaf number information acquisition unit 32 will be described later, but both the fruit number estimation unit 31 and the leaf number information acquisition unit 32 By analyzing the information, the number of fruits and information on the number of leaves are obtained respectively.

葉果比推定部33は、果実数推定部31が取得した果実数と葉数情報取得部32が取得した葉数情報とを用いて、入力画像中の植物の葉果比を推定する。出力部34は、葉果比推定部33が推定した葉果比を情報処理装置1が備える図示しない表示部に表示させたり、あらかじめ定められた所定の宛先に送信したりすることによって出力する。これにより、情報処理装置1は、果樹栽培において収穫量を安定化させるために取るべき施策を決めるための有用な情報である葉果比を提供することができる。 The leaf-fruit ratio estimation unit 33 estimates the leaf-fruit ratio of the plant in the input image using the number of fruits acquired by the fruit number estimation unit 31 and the leaf number information acquired by the leaf number information acquisition unit 32. The output unit 34 outputs the leaf-fruit ratio estimated by the leaf-fruit ratio estimation unit 33 by displaying it on a display unit (not shown) included in the information processing device 1 or by transmitting it to a predetermined destination. Thereby, the information processing device 1 can provide the leaf-fruit ratio, which is useful information for determining measures to be taken in order to stabilize the yield in fruit tree cultivation.

(果実数の推定)
果実数推定部31による果実数の推定処理についてより詳細に説明する。
(Estimation of number of fruits)
The process of estimating the number of fruits by the fruit number estimation unit 31 will be described in more detail.

果樹の栽培においては、ビニールハウスでの栽培に適している種類の植物がある一方で、野外で育てることが適している植物もある。例えば、ミカンや柚子等の柑橘系の植物は、一般に野外で育てることが多い。野外で育てられている植物を撮像した場合、当然のことながら野外の環境の影響を受けた画像が生成されることになる。例えば、晴天時の昼間に野外で植物を撮像すると、強いコントラストを持った画像が生成される。このような画像においてはコントラストの影響で画像中の果実の検出が難しくなることも起こりかねない。 When growing fruit trees, some types of plants are suitable for growing in greenhouses, while others are suitable for growing outdoors. For example, citrus plants such as mandarin oranges and yuzu are generally grown outdoors. When capturing an image of a plant grown outdoors, an image that is naturally influenced by the outdoor environment will be generated. For example, if you take an image of a plant outdoors during the daytime on a sunny day, an image with strong contrast will be generated. In such an image, it may become difficult to detect the fruit in the image due to the effect of contrast.

そのため、画像取得部30は、可視光を光源とする入力画像を取得する場合、曇天時に撮像された画像を取得することが好ましい。また、画像取得部30は、夜間の時間帯に撮像された赤外画像を入力画像として取得することがさらに好ましい。夜間の時間帯とは太陽光が少ないか又は存在しない時間帯であり、例えば日の入りから日の出までの間の時間帯である。 Therefore, when acquiring an input image using visible light as a light source, the image acquisition unit 30 preferably acquires an image captured on a cloudy day. Further, it is further preferable that the image acquisition unit 30 acquires an infrared image captured during night time as an input image. The night time period is a time period when there is little or no sunlight, such as the time period between sunset and sunrise.

夜間の時間帯に赤外画像を撮像するためには、被写体に赤外光を照射してその反射光を赤外カメラで撮像する必要がある。このため、赤外光の光量や赤外光の発光源から被写体までの距離を調整することにより、葉果比の推定の対象となる植物以外の被写体に照射される赤外光を低減することができ、例えば、植物の背景に存在する他の植物や遠景が画像に写り込むことを抑制できる。これにより、果実数推定部31及び葉数情報取得部32は、それぞれ果実数と葉数情報との推定の精度を向上させることができる。 In order to capture an infrared image during night time, it is necessary to irradiate a subject with infrared light and capture the reflected light with an infrared camera. Therefore, by adjusting the amount of infrared light and the distance from the infrared light source to the subject, it is possible to reduce the amount of infrared light irradiated onto subjects other than the plants targeted for leaf-fruit ratio estimation. For example, it is possible to suppress other plants or distant scenery existing in the background of plants from appearing in the image. Thereby, the fruit number estimating section 31 and the leaf number information acquisition section 32 can improve the accuracy of estimating the number of fruits and the leaf number information, respectively.

本願の発明者は、植物を被写体に含む赤外画像と、その赤外画像に写っている果実の数とを教師データとして、CNN(Convolutional Neural Network)等の既知の機械学習手法を用いて学習することにより、赤外画像を入力するとその画像に含まれる果実の数を出力する機械学習モデルを構築した。果実数推定部31は、植物を被写体に含む赤外画像を入力したときその被写体が実らせている果実の個数を出力するように学習された機械学習モデルに画像取得部30が取得した赤外画像を入力することにより、果実数を取得する。これにより、果実数推定部31は、赤外画像に写っている果実数を簡便かつ精度よく取得することができる。 The inventor of the present application learned using known machine learning methods such as CNN (Convolutional Neural Network) using an infrared image that includes plants as a subject and the number of fruits in the infrared image as training data. By doing this, they built a machine learning model that inputs an infrared image and outputs the number of fruits contained in that image. The fruit number estimating unit 31 inputs the infrared rays acquired by the image acquiring unit 30 into a machine learning model that has been trained to output the number of fruits that the subject is producing when an infrared image containing a plant as the subject is input. Obtain the number of fruits by inputting an image. Thereby, the fruit number estimating unit 31 can easily and accurately acquire the number of fruits shown in the infrared image.

ここで、植物を一つの方向から撮像した場合、植物自体に遮蔽されて撮像されない果実が存在しかねない。そこで、画像取得部30は、2以上の異なる方向から植物をそれぞれ撮像した2以上の入力画像を取得してもよい。この場合、果実数推定部31は、まず画像取得部30が取得した2以上の入力画像それぞれに撮像されている果実の数である画像内果実数をそれぞれ特定する。続いて、画像取得部30は、果実数と2以上の画像内果実数とについてあらかじめ定められた関係式に基づいて、果実数を特定する。 Here, if a plant is imaged from one direction, there may be fruits that are blocked by the plant itself and are not imaged. Therefore, the image acquisition unit 30 may acquire two or more input images of plants captured from two or more different directions. In this case, the fruit number estimating unit 31 first specifies the number of fruits in each image, which is the number of fruits imaged in each of the two or more input images acquired by the image acquiring unit 30. Subsequently, the image acquisition unit 30 specifies the number of fruits based on a predetermined relational expression regarding the number of fruits and the number of fruits in the image that is 2 or more.

図3は、果実数と2以上の画像内果実数との関係を模式的に示す図である。具体的には、図3に示すグラフの横軸は植物を8つの異なる方向から撮像して得られた8枚の画像における画像1枚あたりの平均果実数を示し、縦軸は被写体となった1樹全体の果実の実測値を示している。また、図3におけるX印は本願の発明者が実験によって得たデータであり、直線は実験データを説明する回帰直線である。図3における横軸をx、縦軸をyとおくと、α、βを実数値として回帰直線はy=αx+βの形の関係式で表すことができる。このように、果実数推定部31は、2以上の異なる方向から植物を撮像して得られる複数の入力画像を用いることにより、果実数の推定精度を向上させることができる。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between the number of fruits and the number of fruits in an image that is two or more. Specifically, the horizontal axis of the graph shown in Figure 3 shows the average number of fruits per image in eight images obtained by imaging plants from eight different directions, and the vertical axis shows the number of fruits that were the subject. Shows the actual measured value of fruit for one whole tree. Further, the X mark in FIG. 3 is data obtained through experiments by the inventor of the present application, and the straight line is a regression line explaining the experimental data. When the horizontal axis in FIG. 3 is x and the vertical axis is y, the regression line can be expressed by a relational expression of the form y=αx+β, where α and β are real values. In this way, the fruit number estimating unit 31 can improve the accuracy of estimating the number of fruits by using a plurality of input images obtained by imaging plants from two or more different directions.

(葉数情報)
続いて、葉数情報取得部32による葉数情報の取得処理についてより詳細に説明する。
(leaf number information)
Next, the leaf number information acquisition process by the leaf number information acquisition unit 32 will be described in more detail.

上述したように、葉果比は果実を実らせた果樹について、一つの果実あたりの葉の数として定義される。このため、葉果比を直接求めるためには果樹に付いている葉の数を取得する必要がある。しかしながら、果樹の葉は数が多く、また幹や他の葉に遮蔽されて撮像されない葉も存在する。このため、植物を被写体として含む画像から葉数を直接カウントする処理は煩雑な処理となる。そこで、実施の形態に係る葉数情報取得部32は、入力画像から葉数を直接カウントすることに替えて、上述した空隙率を算出する。 As mentioned above, the leaf-fruit ratio is defined as the number of leaves per fruit for a fruit tree that bears fruit. Therefore, in order to directly determine the leaf-fruit ratio, it is necessary to obtain the number of leaves attached to a fruit tree. However, there are many leaves on fruit trees, and some leaves are not imaged because they are obscured by the trunk or other leaves. For this reason, the process of directly counting the number of leaves from an image that includes plants as subjects is a complicated process. Therefore, the leaf number information acquisition unit 32 according to the embodiment calculates the above-mentioned porosity instead of directly counting the number of leaves from the input image.

図4は、実施の形態に係る葉数情報取得部32の内部構造を模式的に示す図である。図4に示すように、葉数情報取得部32は、領域設定部320と空隙率算出部321とを含む。 FIG. 4 is a diagram schematically showing the internal structure of the leaf number information acquisition unit 32 according to the embodiment. As shown in FIG. 4, the leaf number information acquisition section 32 includes a region setting section 320 and a porosity calculation section 321.

領域設定部320は、画像取得部30が取得した入力画像中の植物を含む所定の領域を設定する。具体的には、領域設定部320は、樹冠高を直径とする円形の領域であってその領域内に樹冠を含む領域を入力画像中に設定する。空隙率算出部321は、領域設定部320が設定した領域に対する植物以外の領域が占める割合である空隙率を算出し葉数情報とする。一般に、領域設定部320が設定した領域中に存在する植物の葉数が多いほどその領域中に示す葉数の割合が大きくなると考えられる。 The area setting unit 320 sets a predetermined area that includes plants in the input image acquired by the image acquisition unit 30. Specifically, the area setting unit 320 sets in the input image a circular area whose diameter is the height of the tree crown and which includes the tree crown. The porosity calculation unit 321 calculates the porosity, which is the ratio of areas other than plants to the area set by the area setting unit 320, and uses it as leaf number information. Generally, it is considered that the greater the number of leaves of a plant that exists in the area set by the area setting unit 320, the greater the ratio of the number of leaves shown in that area.

図5は、空隙率と1樹全体の葉数との関係を模式的に示す図である。具体的には、図5に示すグラフの横軸は空隙率を示し、縦軸は1樹全体の葉数を示している。また、図5における黒丸は本願の発明者が実験によって得たデータであり、直線は実験データを説明する回帰直線である。図5は、空隙率が小さいほど1樹全体の葉数が多くなる傾向があることを示している。すなわち、図5は空隙率が植物の葉数を反映する情報といえることを示している。領域設定部320は植物の葉数に替えて空隙率を葉数情報として算出することにより、算出する情報の精度を高めることができる。 FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between porosity and the number of leaves in one tree as a whole. Specifically, the horizontal axis of the graph shown in FIG. 5 shows the porosity, and the vertical axis shows the number of leaves in one tree as a whole. Further, the black circles in FIG. 5 are data obtained through experiments by the inventor of the present application, and the straight lines are regression lines that explain the experimental data. FIG. 5 shows that the smaller the porosity, the larger the number of leaves per tree as a whole tends to be. That is, FIG. 5 shows that the porosity can be said to be information that reflects the number of leaves of a plant. The area setting unit 320 can improve the accuracy of the calculated information by calculating the porosity as the leaf number information instead of the number of leaves of the plant.

図6は、葉果比と、空隙率と果実数との比との関係を模式的に示す図である。具体的には、図6に示すグラフの横軸は空隙率を画像内の果実数で除算した値を示し、縦軸は葉果比の実測値を示している。また、図6における白抜きの五角形は本願の発明者が実験によって得たデータであり、直線は実験データを説明する回帰直線である。図3示す回帰直線と同様に、図6における回帰直線もy=γx+δ(γ及びδは実数)の形の関係式で表すことができる。 FIG. 6 is a diagram schematically showing the relationship between the leaf-fruit ratio and the ratio of porosity to fruit number. Specifically, the horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 shows the value obtained by dividing the porosity by the number of fruits in the image, and the vertical axis shows the actually measured value of the leaf-fruit ratio. Furthermore, the white pentagons in FIG. 6 are data obtained through experiments by the inventor of the present application, and the straight lines are regression lines that explain the experimental data. Similar to the regression line shown in FIG. 3, the regression line in FIG. 6 can also be expressed by a relational expression of the form y=γx+δ (γ and δ are real numbers).

図6に示す葉果比と、空隙率と果実数との比に関する情報とについて定められた関係式は、あらかじめ実験により定められて記憶部2に格納されている。葉果比推定部33は、葉果比と空隙率と果実数との比に関する情報とについて定められた関係式に基づいて、葉果比を特定する。これにより、情報処理装置1は、植物を被写体に含む入力画像からその植物の葉果比を取得することができる。 The relational expressions determined for the leaf-fruit ratio and the information regarding the ratio between the porosity and the number of fruits shown in FIG. 6 are determined in advance through experiments and stored in the storage unit 2. The leaf-fruit ratio estimating unit 33 specifies the leaf-fruit ratio based on a relational expression defined for the leaf-fruit ratio and information regarding the ratio between the porosity and the number of fruits. Thereby, the information processing device 1 can acquire the leaf-fruit ratio of a plant from an input image that includes the plant as a subject.

(出力部34が出力する情報)
上述したように、果樹の葉果比を適切にすることにより、果樹栽培において収穫量を安定化させることが期待できる。そのため、各果樹についてどの程度実を摘めば適切な葉果比となるかを一見して把握できれば、果樹栽培の現場で作業する者にとって便利である。
(Information output by the output unit 34)
As mentioned above, by optimizing the leaf-fruit ratio of fruit trees, it can be expected to stabilize the yield in fruit tree cultivation. Therefore, it would be convenient for those working in fruit tree cultivation sites to be able to grasp at a glance how many fruits should be picked from each fruit tree to achieve an appropriate leaf-fruit ratio.

そこで、実施の形態に係る情報処理装置1は、画像取得部30が取得した入力画像に含まれる植物を特定するための植物識別子を取得する識別子取得部35を備えている。ここで「植物識別子」は、入力画像に含まれる植物それぞれを特定するために各植物に一意に割り当てられた識別子である。 Therefore, the information processing device 1 according to the embodiment includes an identifier acquisition unit 35 that acquires a plant identifier for identifying a plant included in the input image acquired by the image acquisition unit 30. Here, the "plant identifier" is an identifier uniquely assigned to each plant in order to identify each plant included in the input image.

識別子取得部35は、情報処理装置1の図示しないユーザインタフェースを介して情報処理装置1のユーザが入力した植物識別子を取得してもよいし、入力画像中に植物識別子を示す情報(例えば、植物識別子を符号化した情報)が含まれている場合には、その情報に基づいて植物識別子を取得してもよい。 The identifier acquisition unit 35 may acquire a plant identifier input by a user of the information processing device 1 via a user interface (not shown) of the information processing device 1, or may acquire information indicating a plant identifier in the input image (for example, a plant If the information contains encoded information (information encoding the identifier), the plant identifier may be acquired based on that information.

図7は、実施の形態に係る葉果比データベース20のデータ構造を模式的に示す図である。図7に示すように、葉果比データベース20は、植物識別子と、その植物識別子で特定される植物にあらかじめ設定された基準葉果比とを関連付けて記憶している。ここで「基準葉果比」は、植物毎に適切とされる葉果比であり、あらかじめ試験によって定められている。この実験は、例えば数年かけて葉果比を変更することで見出される。果実の栽培を事業とする者に取っては果実の収穫量を多くする(すなわち、葉果比が小さくする)ことが望まれるが、一方で葉果比が小さすぎると表年と裏年との繰り返し生じるおそれがある。そこで、年ごとに葉果比を下げていくことで、収穫量を多くしつつ安定した状態となる葉果比を見極め、適切な葉果比として定める。 FIG. 7 is a diagram schematically showing the data structure of the leaf/fruit ratio database 20 according to the embodiment. As shown in FIG. 7, the leaf/fruit ratio database 20 stores plant identifiers in association with reference leaf/fruit ratios set in advance for plants identified by the plant identifiers. Here, the "standard leaf-fruit ratio" is a leaf-fruit ratio that is considered appropriate for each plant, and is determined in advance through testing. This experiment is found, for example, by changing the leaf-fruit ratio over several years. For those engaged in fruit cultivation, it is desirable to increase the yield of fruits (in other words, reduce the leaf-fruit ratio), but on the other hand, if the leaf-fruit ratio is too small, there will be differences between the front year and the back year. may occur repeatedly. Therefore, by lowering the leaf-fruit ratio each year, we determine the leaf-fruit ratio that will maintain a stable state while increasing the yield, and determine the appropriate leaf-fruit ratio.

図7において、植物識別子がPID0001で特定される植物の種類は柚子であり、基準葉果比は80から120である。また、植物識別子がPID0002で特定される植物の種類は温州ミカンであり、基準葉果比は25から30である。以下同様である。図7に図示はしていないが、葉果比データベース20は、植物の種別及び基準葉果比の他に、植物を栽培する管理者を特定するための識別子や、植物の存在位置を示す情報、植物が存在する土地の土壌に関する情報等の他の情報を植物識別子に紐づけて記憶してもよい。 In FIG. 7, the type of plant identified by the plant identifier PID0001 is yuzu, and the standard leaf-fruit ratio is 80 to 120. Further, the type of plant identified by the plant identifier PID0002 is Satsuma mandarin orange, and the standard leaf-fruit ratio is 25 to 30. The same applies below. Although not shown in FIG. 7, the leaf-fruit ratio database 20 includes, in addition to plant types and standard leaf-fruit ratios, identifiers for identifying managers who cultivate plants, and information indicating the locations of plants. , other information such as information regarding the soil of the land where the plant exists may be stored in association with the plant identifier.

データベース管理部36は、葉果比データベースを参照して、識別子取得部35が取得した植物識別子に関連付けられた基準葉果比を取得する。摘果数算出部37は、葉果比推定部33が推定した葉果比とデータベース管理部36が取得した基準葉果比とに基づいて、画像取得部30が取得した入力画像に含まれる植物の葉果比が基準葉果比となるために摘果すべき果実の個数である摘果数を算出する。出力部34は、摘果数算出部37が算出した摘果数をさらに出力する。これにより、果樹栽培の現場で作業するユーザは、樹木毎に摘果すべき果実の数を一見して把握することができる。 The database management unit 36 refers to the leaf-fruit ratio database and acquires the reference leaf-fruit ratio associated with the plant identifier acquired by the identifier acquisition unit 35. The number calculation unit 37 calculates the number of plants included in the input image acquired by the image acquisition unit 30 based on the leaf and fruit ratio estimated by the leaf and fruit ratio estimation unit 33 and the reference leaf and fruit ratio acquired by the database management unit 36. The number of fruits to be thinned, which is the number of fruits that should be thinned so that the leaf-fruit ratio becomes the standard leaf-fruit ratio, is calculated. The output unit 34 further outputs the number of fruits calculated by the number calculation unit 37 of fruits. As a result, a user working at a fruit tree cultivation site can grasp at a glance the number of fruits to be harvested for each tree.

葉果比を適切にすることによって表年と裏年との繰り返しを抑制し、果実の収穫量を安定化させることが期待できる。そうすると、収穫量を安定化した場合にどの程度の収穫が見込めるかを知ることができれば、果実の栽培を事業とする者は事業計画を立てやすくなる。 By optimizing the leaf-fruit ratio, it is expected that the repetition of the front and back years can be suppressed and the yield of fruit can be stabilized. If this is the case, it will be easier for those engaged in fruit cultivation to formulate a business plan if they can know how much harvest they can expect if the harvest amount is stabilized.

そこで、情報処理装置1は、果実数推定部31が推定した果実数から摘果数算出部37が算出した摘果数を減じることにより、摘果後に植物が付ける実の数である着果数を算出する着果数算出部38も備えている。出力部34は、着果数算出部38が算出した着果数をさらに出力する。 Therefore, the information processing device 1 calculates the number of fruits set, which is the number of fruits that the plant produces after fruit thinning, by subtracting the number of fruits calculated by the fruit thinning number calculating section 37 from the number of fruits estimated by the fruit number estimating section 31. A fruit set number calculation unit 38 is also provided. The output unit 34 further outputs the number of fruit set calculated by the number of fruit set calculation unit 38.

図8は、実施の形態に係る出力部34が出力する情報の一例を模式的に示す図であり、出力部34が情報処理装置1の表示部に表示させる画面例を示す図である。図8に示すように、出力部34は、植物が栽培されている農地の地図、入力画像のサムネイル、及び入力画像に含まれる植物の植物識別子を含む画面を作成する。出力部34が作成する画面には、植物識別子で特定される植物の種類(図8の例では柚子)と、植物の管理者を特定するための管理者ID(Identifier)、管理者の氏名、植物が栽培されている果樹園の名称も含まれている。 FIG. 8 is a diagram schematically showing an example of information output by the output unit 34 according to the embodiment, and is a diagram showing an example of a screen displayed on the display unit of the information processing device 1 by the output unit 34. As shown in FIG. 8, the output unit 34 creates a screen that includes a map of farmland where plants are cultivated, thumbnails of input images, and plant identifiers of plants included in the input images. The screen created by the output unit 34 includes the type of plant identified by the plant identifier (yuzu in the example of FIG. 8), an administrator ID (Identifier) for identifying the administrator of the plant, the administrator's name, It also includes the name of the orchard where the plant is grown.

図8に示すように、出力部34は、果実数推定部31が推定した果実数と、葉数情報取得部32が取得した空隙率と、葉果比推定部33が推定した葉果比とを出力している。出力部34はさらに、データベース管理部36が葉果比データベース20から読み出した基準葉果比と、摘果数算出部37が算出した摘果数と、着果数算出部38算出した摘果後の着果数とも出力している。出力部34はさらに、植物識別子で特定される植物の葉果比の推移を示すグラフも出力している。このように、出力部34が各種情報を一覧で表示する画面を作成することにより、果樹栽培の現場で作業するユーザは各果樹についてどの程度実を摘めば適切な葉果比となるかを一見して把握することができる。 As shown in FIG. 8, the output unit 34 outputs the number of fruits estimated by the fruit number estimation unit 31, the porosity obtained by the leaf number information acquisition unit 32, and the leaf-fruit ratio estimated by the leaf-fruit ratio estimation unit 33. is outputting. The output unit 34 further includes the reference leaf/fruit ratio read out from the leaf/fruit ratio database 20 by the database management unit 36, the number of fruit thinning calculated by the fruit thinning number calculation unit 37, and the fruit set after fruit thinning calculated by the fruit set number calculation unit 38. Both numbers are output. The output unit 34 also outputs a graph showing changes in the leaf-fruit ratio of the plant identified by the plant identifier. In this way, by creating a screen in which the output unit 34 displays various types of information in a list, a user working at a fruit tree cultivation site can see at a glance how much fruit should be picked from each fruit tree to achieve an appropriate leaf-fruit ratio. and can be grasped.

<情報処理装置1が実行する情報方法の処理フロー>
図9は、実施の形態に係る情報処理装置1が実行する情報処理の流れを説明するためのフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば情報処理装置1が起動したときに開始する。
<Processing flow of information method executed by information processing device 1>
FIG. 9 is a flowchart for explaining the flow of information processing executed by the information processing device 1 according to the embodiment. The processing in this flowchart starts, for example, when the information processing device 1 is started up.

画像取得部30は、果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力画像として取得する(S2)。果実数推定部31は、画像取得部30が取得した入力画像を解析して植物が実らせている果実の個数の推定値である果実数を取得する(S4)。具体的には、果実数推定部31は、植物を被写体に含む赤外画像を入力したときその被写体が実らせている果実の個数を出力するように学習された機械学習モデルに画像取得部30が取得した赤外画像を入力することにより、果実数を取得する。 The image acquisition unit 30 acquires, as an input image, an image that includes a fruit-bearing plant as a subject (S2). The fruit number estimation unit 31 analyzes the input image acquired by the image acquisition unit 30 and acquires the number of fruits, which is an estimated value of the number of fruits that the plant is producing (S4). Specifically, when the fruit number estimating unit 31 inputs an infrared image containing a plant as a subject, the image acquiring unit 30 uses a machine learning model trained to output the number of fruits that the subject is growing. Obtain the number of fruits by inputting the infrared image obtained by .

葉数情報取得部32は、入力画像を解析して植物の葉数に関する情報である葉数情報を取得する(S6)。葉数情報を取得するステップ6は、所定の領域を設定するステップS60と空隙率を算出するステップS62とを含んでいる。具体的には、まず領域設定部320が、入力画像中の植物を含む所定の領域を設定する(S60)。続いて、空隙率算出部321が、領域設定部320が設定した領域に対する植物以外の領域が占める割合である空隙率を葉数情報として算出する(S62)。 The leaf number information acquisition unit 32 analyzes the input image and acquires leaf number information, which is information regarding the number of leaves of the plant (S6). Step 6 of acquiring leaf number information includes step S60 of setting a predetermined area and step S62 of calculating porosity. Specifically, first, the region setting unit 320 sets a predetermined region including plants in the input image (S60). Subsequently, the porosity calculation unit 321 calculates the porosity, which is the ratio of areas other than plants to the area set by the area setting unit 320, as leaf number information (S62).

葉果比推定部33は、果実数と葉数情報とを用いて植物の葉果比を推定する(S8)。具体的には、葉果比推定部33は、葉果比と、空隙率と果実数との比に関する情報とについてあらかじめ定められた関係式に基づいて、葉果比を特定する。 The leaf-fruit ratio estimating unit 33 estimates the leaf-fruit ratio of the plant using the number of fruits and the information on the number of leaves (S8). Specifically, the leaf-fruit ratio estimating unit 33 specifies the leaf-fruit ratio based on a predetermined relational expression regarding the leaf-fruit ratio and information regarding the ratio between the porosity and the number of fruits.

出力部34は、葉果比推定部33が推定した葉果比を出力する(S10)。出力部34が葉果比を出力すると、本フローチャートにおける処理は終了する。 The output unit 34 outputs the leaf-fruit ratio estimated by the leaf-fruit ratio estimation unit 33 (S10). When the output unit 34 outputs the leaf-fruit ratio, the processing in this flowchart ends.

<実施の形態に係る情報処理装置1が奏する効果>
以上説明したように、実施の形態に係る情報処理装置1によれば、果樹栽培において収穫量を安定化させるために取るべき施策を決めるための情報を提供することができる。
<Effects achieved by the information processing device 1 according to the embodiment>
As explained above, according to the information processing device 1 according to the embodiment, it is possible to provide information for determining measures to be taken in order to stabilize the yield in fruit tree cultivation.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果をあわせ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist. be. For example, all or part of the device can be functionally or physically distributed and integrated into arbitrary units. In addition, new embodiments created by arbitrary combinations of multiple embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effects of the new embodiment resulting from the combination have the effects of the original embodiment.

<第1の変形例>
上記では、葉数情報取得部32が空隙率を葉数情報として取得する場合について説明した。これに替えて、葉数情報取得部32は、入力画像を解析して葉数を直接取得して葉数情報としてもよい。
<First modification example>
In the above, a case has been described in which the leaf number information acquisition unit 32 acquires the porosity as the leaf number information. Alternatively, the leaf number information acquisition unit 32 may analyze the input image and directly acquire the leaf number as the leaf number information.

この場合、記憶部2は、果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力したときその写体の葉数を出力するように学習された機械学習モデルを記憶している。この機械学習モデルは、植物を被写体に含む画像と、実測によって求めたその植物の葉数とを教師データとして、CNN等の既知の機械学習手法を用いて生成することができる。葉数情報取得部32は、記憶部2から読み出した機械学習モデルに入力画像を入力することにより得られた葉数を葉数情報として取得する。 In this case, the storage unit 2 stores a machine learning model that has been trained to output the number of leaves in an image when an image including a fruit-bearing plant as an object is input. This machine learning model can be generated using a known machine learning method such as CNN using an image including a plant as a subject and the number of leaves of the plant determined by actual measurements as training data. The leaf number information acquisition unit 32 acquires the leaf number obtained by inputting the input image into the machine learning model read from the storage unit 2 as leaf number information.

葉果比推定部33は、第1の変形例に係る葉数情報取得部32が取得した葉数と果実数推定部31が取得した果実数とに基づいて、葉果比の定義にしたがって葉果比を特定する。空隙率は、風等の影響で植物の葉が動くことによっても変動する可能性があるが、葉数情報取得部32が入力画像から葉数を直接推定することにより、葉果比推定の再現性の高さを向上させることが期待できる。 The leaf-fruit ratio estimating unit 33 calculates leaves according to the definition of the leaf-fruit ratio, based on the number of leaves acquired by the leaf number information acquisition unit 32 according to the first modification and the number of fruits acquired by the fruit number estimation unit 31. Identify the fruit ratio. Although the porosity may change due to the movement of plant leaves due to the influence of wind, etc., the leaf number information acquisition unit 32 directly estimates the number of leaves from the input image, thereby reproducing the leaf-fruit ratio estimation. It can be expected to improve sexual quality.

<第2の変形例>
上記では、果実数推定部31が取得した果実数と、葉数情報取得部32が取得した葉数情報とに基づいて、葉果比推定部33が葉果比を推定する場合について説明した。これに替えて、葉果比推定部33は、入力画像を解析して葉果比を直接推定してもよい。
<Second modification example>
In the above, a case has been described in which the leaf-fruit ratio estimation section 33 estimates the leaf-fruit ratio based on the number of fruits acquired by the fruit number estimation section 31 and the leaf number information acquired by the leaf number information acquisition section 32. Alternatively, the leaf-fruit ratio estimating unit 33 may analyze the input image and directly estimate the leaf-fruit ratio.

この場合、記憶部2は、果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力したときに、その植物の葉果比を出力するように学習された機械学習モデルをあらかじめ記憶している。この機械学習モデルは、植物を被写体に含む画像と、実測によって求めたその植物の葉果比とを教師データとして、CNN等の既知の機械学習手法を用いて生成することができる。果実数と葉数情報との推定処理を省略することができるので、第2の変形例に係る葉果比推定部33は、葉果比の推定処理を簡略化することができる。 In this case, the storage unit 2 stores in advance a machine learning model trained to output the leaf-fruit ratio of a fruit-bearing plant when an image including the plant as a subject is input. This machine learning model can be generated using a known machine learning method such as CNN, using an image including a plant as a subject and the leaf-fruit ratio of the plant determined by actual measurements as training data. Since the process of estimating the number of fruits and the information on the number of leaves can be omitted, the leaf-fruit ratio estimation unit 33 according to the second modification can simplify the process of estimating the leaf-fruit ratio.

<第3の変形例>
上記では、画像取得部30が取得した入力画像中に植物が一つだけ被写体として含まれる場合について主に説明した。しかしながら、入力画像によっては、解析対象の植物の近傍に存在する他の植物が映り込んでいる場合もある。このような場合、前処理として入力画像から解析対象とする一つの植物を切り出してもよい。
<Third modification example>
Above, the case where only one plant is included as a subject in the input image acquired by the image acquisition unit 30 has been mainly described. However, depending on the input image, other plants near the plant to be analyzed may be reflected. In such a case, one plant to be analyzed may be cut out from the input image as pre-processing.

このため、第3の変形例に係る情報処理装置1は、図示しない切出し部を備えている。上述したように植物に赤外光を照射しながら赤外カメラが撮像して得られた入力画像は、解析対象となる植物の輝度値はその他の被写体と比較して顕著に異なる傾向がある。例えば、赤外光の光量が多いほど大きな輝度値となるように赤外カメラが撮像画像を形成する場合、入力画像において解析対象となる植物を構成する画素の画素値が大きくなる。 For this reason, the information processing device 1 according to the third modification includes a cutout section (not shown). As described above, in an input image obtained by capturing an image with an infrared camera while irradiating a plant with infrared light, the brightness value of the plant to be analyzed tends to be significantly different from that of other subjects. For example, when an infrared camera forms a captured image such that the brightness value increases as the amount of infrared light increases, the pixel values of pixels forming the plant to be analyzed in the input image increase.

そこで、切出し部は、入力画像を所定の閾値で2値化するとともに、入力画像を構成する各画素の画素値を行方向及び列方向それぞれに積算する。入力画像を構成する画素値を行方向に積算して得られるデータから、入力画像の垂直方向において値の大きな画素が分布している領域が分かる。同様に、入力画像を構成する画素値を列方向に積算して得られるデータから、入力画像の水平方向において値の大きな画素が分布している領域が分かる。これにより、切出し部は、入力画像において値の大きな画素が分布している領域(すなわち、多くの赤外光が反射されている解析対象植物が存在する領域)を特定し、切り出すことができる。 Therefore, the cutout section binarizes the input image using a predetermined threshold value, and integrates the pixel values of each pixel constituting the input image in each of the row and column directions. From the data obtained by integrating the pixel values constituting the input image in the row direction, it is possible to determine the area in which pixels with large values are distributed in the vertical direction of the input image. Similarly, from the data obtained by integrating the pixel values constituting the input image in the column direction, it is possible to determine the area in which pixels with large values are distributed in the horizontal direction of the input image. Thereby, the cutting unit can identify and cut out a region where pixels with large values are distributed in the input image (that is, a region where a plant to be analyzed exists where a lot of infrared light is reflected).

1 情報処理装置
2 記憶部
20 葉果比データベース
3 制御部
30 画像取得部
31 果実数推定部
32 葉数情報取得部
320 領域設定部
321 空隙率算出部
33 葉果比推定部
34 出力部
35 識別子取得部
36 データベース管理部
37 摘果数算出部
38 着果数算出部
1 Information processing device 2 Storage unit 20 Leaf-fruit ratio database 3 Control unit 30 Image acquisition unit 31 Fruit number estimation unit 32 Leaf number information acquisition unit 320 Region setting unit 321 Porosity calculation unit 33 Leaf-fruit ratio estimation unit 34 Output unit 35 Identifier Acquisition unit 36 Database management unit 37 Thinning number calculation unit 38 Fruit set number calculation unit

Claims (10)

果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力画像として取得する画像取得部と、
前記入力画像を解析して前記植物が実らせている果実の個数の推定値である果実数を取得する果実数推定部と、
前記入力画像を解析して前記植物の葉数に関する情報である葉数情報を取得する葉数情報取得部と、
前記果実数と前記葉数情報とを用いて前記植物の葉果比を推定する葉果比推定部と、
前記葉果比を出力する出力部と、
を備える情報処理装置。
an image acquisition unit that acquires, as an input image, an image that includes a fruit-bearing plant as a subject;
a fruit number estimating unit that analyzes the input image to obtain a fruit number that is an estimated value of the number of fruits that the plant is producing;
a leaf number information acquisition unit that analyzes the input image to acquire leaf number information that is information about the number of leaves of the plant;
a leaf-fruit ratio estimation unit that estimates a leaf-fruit ratio of the plant using the fruit number and the leaf number information;
an output unit that outputs the leaf-fruit ratio;
An information processing device comprising:
前記画像取得部は、日の入りから日の出までの間の時間帯に撮像された赤外画像を前記入力画像として取得し、
前記果実数推定部は、植物を被写体に含む赤外画像を入力したとき当該被写体が実らせている果実の個数を出力するように学習された機械学習モデルに前記画像取得部が取得した赤外画像を入力することにより、前記果実数を取得する、
請求項1に記載の情報処理装置。
The image acquisition unit acquires an infrared image captured in a time period from sunset to sunrise as the input image,
The fruit number estimating unit applies the infrared rays acquired by the image acquiring unit to a machine learning model that is trained to output the number of fruits that the subject is producing when an infrared image containing a plant as a subject is input. obtaining the number of fruits by inputting an image;
The information processing device according to claim 1.
前記画像取得部は、2以上の異なる方向から前記植物をそれぞれ撮像した2以上の入力画像を取得し、
前記果実数推定部は、前記2以上の入力画像それぞれに撮像されている果実の数である画像内果実数をそれぞれ特定し、前記果実数と2以上の画像内果実数とについてあらかじめ定められた関係式に基づいて、前記果実数を特定する、
請求項1又は2に記載の情報処理装置。
The image acquisition unit acquires two or more input images of the plant from two or more different directions,
The fruit number estimating unit specifies the number of fruits in each image, which is the number of fruits captured in each of the two or more input images, and calculates a predetermined number of fruits with respect to the number of fruits and the number of fruits in the two or more images. determining the number of fruits based on a relational expression;
The information processing device according to claim 1 or 2.
前記葉数情報取得部は、
前記入力画像中の前記植物を含む所定の領域を設定する領域設定部と、
前記領域に対する前記植物以外の領域が占める割合である空隙率を前記葉数情報として算出する空隙率算出部と、を備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載の情報処理装置。
The leaf number information acquisition unit includes:
an area setting unit that sets a predetermined area including the plant in the input image;
a porosity calculation unit that calculates a porosity, which is a ratio of the area other than the plant to the area, as the leaf number information;
The information processing device according to any one of claims 1 to 3.
前記葉果比推定部は、前記葉果比と、前記空隙率と前記果実数との比に関する情報とについてあらかじめ定められた関係式に基づいて、前記葉果比を特定する、
請求項4に記載の情報処理装置。
The leaf-fruit ratio estimating unit specifies the leaf-fruit ratio based on a predetermined relational expression for the leaf-fruit ratio and information regarding the ratio of the void ratio to the number of fruits.
The information processing device according to claim 4.
前記葉数情報取得部は、果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力したとき当該被写体の葉数を出力するように学習された機械学習モデルに前記入力画像を入力することにより得られた前記葉数を前記葉数情報として取得し、
前記葉果比推定部は、前記葉数と前記果実数とに基づいて前記葉果比を特定する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の情報処理装置。
The leaf number information acquisition unit inputs the input image to a machine learning model that is trained to output the number of leaves of the subject when an image including a plant bearing fruit as the subject is input. obtain the number of leaves obtained as the number of leaves information,
The leaf-fruit ratio estimating unit specifies the leaf-fruit ratio based on the number of leaves and the number of fruits.
The information processing device according to any one of claims 1 to 3.
前記入力画像に含まれる植物を特定するための植物識別子を取得する識別子取得部と、
植物識別子と、当該植物識別子で特定される植物にあらかじめ設定された基準葉果比とを関連付けて記憶する葉果比データベースを参照して、前記識別子取得部が取得した植物識別子に関連付けられた基準葉果比を取得するデータベース管理部と、
前記葉果比推定部が推定した葉果比と前記基準葉果比とに基づいて、前記入力画像に含まれる植物の葉果比が基準葉果比となるために摘果すべき果実の個数である摘果数を算出する摘果数算出部と、をさらに備え、
前記出力部は、前記摘果数をさらに出力する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の情報処理装置。
an identifier acquisition unit that acquires a plant identifier for identifying a plant included in the input image;
A standard associated with the plant identifier acquired by the identifier acquisition unit by referring to a leaf/fruit ratio database that stores the plant identifier in association with a standard leaf/fruit ratio set in advance for the plant identified by the plant identifier. a database management unit that obtains leaf-fruit ratio;
Based on the leaf-fruit ratio estimated by the leaf-fruit ratio estimating unit and the reference leaf-fruit ratio, determine the number of fruits that should be removed in order for the leaf-fruit ratio of the plant included in the input image to reach the reference leaf-fruit ratio. further comprising a fruit picking number calculation unit that calculates a certain number of fruit picking,
The output unit further outputs the number of fruits to be thinned.
The information processing device according to any one of claims 1 to 6.
前記果実数推定部が推定した果実数から前記摘果数を減じることにより、摘果後に前記植物が付ける実の数である着果数を算出する着果数算出部をさらに備え、
前記出力部は、前記着果数をさらに出力する、
請求項7に記載の情報処理装置。
further comprising a fruit set number calculation unit that calculates a fruit set number, which is the number of fruits that the plant bears after fruit thinning, by subtracting the fruit number from the fruit number estimated by the fruit number estimation unit;
The output unit further outputs the number of fruits set.
The information processing device according to claim 7.
プロセッサが、
果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力画像として取得するステップと、
前記入力画像を解析して前記植物が実らせている果実の個数の推定値である果実数を取得するステップと、
前記入力画像を解析して前記植物の葉数に関する情報である葉数情報を取得するステップと、
前記果実数と前記葉数情報とを用いて前記植物の葉果比を推定するステップと、
前記葉果比を出力するステップと、
を実行する情報処理方法。
The processor
obtaining an image including a plant bearing fruit as an input image;
analyzing the input image to obtain a number of fruits that is an estimate of the number of fruits that the plant is producing;
analyzing the input image to obtain leaf number information that is information about the number of leaves of the plant;
estimating the leaf-fruit ratio of the plant using the number of fruits and the number of leaves information;
outputting the leaf-fruit ratio;
An information processing method that performs.
コンピュータに、
果実を実らせている植物を被写体に含む画像を入力画像として取得する機能と、
前記入力画像を解析して前記植物が実らせている果実の個数の推定値である果実数を取得する機能と、
前記入力画像を解析して前記植物の葉数に関する情報である葉数情報を取得する機能と、
前記果実数と前記葉数情報とを用いて前記植物の葉果比を推定する機能と、
前記葉果比を出力する機能と、
を実現させるプログラム。
to the computer,
A function that obtains an image that includes a fruit-bearing plant as an input image,
a function of analyzing the input image to obtain a number of fruits that is an estimated value of the number of fruits that the plant is producing;
A function of analyzing the input image to obtain leaf number information that is information about the number of leaves of the plant;
A function of estimating the leaf-fruit ratio of the plant using the number of fruits and the number of leaves information;
a function of outputting the leaf-fruit ratio;
A program that makes this possible.
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