JP6330552B2 - 植物の育成状態判定装置、植物の育成状態判定方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、植物の育成状態判定装置、植物の育成状態判定方法及びプログラムに関する。

育成中の植物を撮影して画像処理することにより、植物の育成状態を検出して、植物が適切に育成されているか否かを判定する技術がある。

特許文献１は、育苗して発芽した後のセル成形苗が、規定のセル成形苗に成育したかを判別する判別装置を開示している。同文献では、セル成形苗をセンシングコンベアで搬送する途中で複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラによって撮影してセル成形苗の画像を処理することにより、苗の胚軸の出芽位置、胚軸の本数、苗の全高、苗の全幅、軸径、子葉の高さのそれぞれが設定範囲にあるかの良否を判別する。搬送しながら連続的に苗の良否を一本ずつ判別するため、判別精度が向上し、さらに判別時間が短縮する。

特開平０９−２２４４８１号公報

特許文献１の方法では、植物の育成状態を判定するために、搬送装置等を備える必要がある。そのため、装置が大規模になるという課題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するためのものであり、簡易な構成で、植物の育成状態を判定することが可能な植物の育成状態判定装置、植物の育成状態判定方法及びプログラムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る植物の育成状態判定装置の一態様は、送風機が植物に風を送っている時に撮影部により前記植物を撮影して、送風時画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部が取得した前記送風時画像を画像処理することにより、前記植物の育成状態を判定する判定部と、を備える、ことを特徴とする。

また、前記目的を達成するため、本発明に係る植物の育成状態判定方法の一態様は、送風機により植物に風を送っている時に撮影部により前記植物を撮影して、送風時画像を取得し、取得した前記送風時画像を画像処理することにより、前記植物の育成状態を判定する、ことを含む、ことを特徴とする。

また、前記目的を達成するため、本発明に係るプログラムの一態様は、コンピュータに、送風機により植物に風を送らせている時に撮影部により前記植物を撮影させて、送風時画像を取得させ、取得させた前記送風時画像を画像処理させることにより、前記植物の育成状態を判定させる、ことを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で、植物の育成状態を判定することが可能な植物の育成状態判定装置、植物の育成状態判定方法及びプログラムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る植物の育成状態判定装置の概要を示す図である。 育苗用のセルの１つを上から見た様子を示す図である。 本発明の実施形態に係る植物の育成状態判定装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る植物の育成状態判定装置が実行する育成状態判定処理の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は、非送風時画像の例を示す図である。（ｂ）は、送風時画像の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る植物の育成状態判定装置が実行するセル単位の判定処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図中同一又は相当する部分には同一符号を付す。

図１に、本発明の実施形態に係る植物の育成状態判定装置の概要を示す。育成状態判定装置２０は、育成室１０において育成されている育成対象の植物の育成状態を判定するための装置である。

育成室１０は、例えば植物工場等の建物内に設置された部屋である。育成室１０内の環境は、育成対象の植物の育成に適した環境になるように管理される。育成室１０は、セルトレイ１１と、光源１２と、を備える。

セルトレイ１１は、育成室１０の床に設置され、セル１、セル２、セル３等の育苗用のセルを複数個並べて保持する。図２に、複数の育苗用のセルの１つであるセル１を上からみた様子を示す。複数のセルのそれぞれは、図２に示すように、一対の葉を広げている状態にある育成対象の植物１５と、水耕栽培により植物１５を栽培するための養液１６とを、その中に含む。

育成対象の植物１５は、種子又は苗の状態でセルに入れられる。育成対象の植物１５は、例えば小松菜、レタス、チンゲン菜、バジル、イタリアンパセリ、コリアンダー等である。しかし、植物１５の種類は特に限定されるものではなく、多くの種類の植物を採用することができる。

セルトレイ１１が保持する複数のセルのそれぞれに含まれる養液１６は、育成対象の植物１５に応じて、植物１５を適切に育成するために必要な栄養分を有する適宜の液体を用いることができる。養液１６は、例えば一般的な水溶性肥料を水で薄めたものでよい。場合によっては、養液１６に植物活性剤を混ぜてもよい。育てる植物１５が食用であるか、観賞用であるかによっても養液１６の成分を変えることが好ましい。

セルトレイ１１の少なくとも上側の面、すなわちカメラ１３が設置された側の面の色は、後述する画像処理において植物１５の画像を背景画像から抽出できるようにするため、植物１５の色とは異なる色、光合成する葉の色である緑色以外の色にする。例えば、セルトレイ１１の上面全体を白色にする。

光源１２は、各セルにおいて育成されている植物に光を照射する。光源１２は、複数のセルのそれぞれにおいて育成されている植物に満遍なく光を照射できるように、セルトレイ１１の上方に複数個設置される。

光源１２として、育成対象の植物に応じて育成に適した波長及び光量の光を照射できる人工光源が用いられる。また、光源１２は、植物に対して熱障害を与えないような、発熱量が小さいものであることが好ましい。なお、光源１２は、植物が光合成するための光を供給する他、カメラ１３の撮影用の光源としての役割も有する。育成用の光源と、撮影用の光源では求められる特性が異なり、また、育成用の光源は長時間照光する必要があるが、撮影用の光源は撮影時のみ発光すればよいので、あえて光源は共用しなくてもよい。以下には育成用の光源について少し触れておく。

光源１２の種類としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、高圧ナトリウムランプ、セラミックメタルハライドランプ、３波長白色蛍光灯、白熱電球、水銀ランプなどが使用され、またこれらの組み合わせも使用される。植物の種類や育成過程においても最適な光源、光量、波長などが変わってくる。基本的には花や実を得る植物は高光度を必要とし、葉菜類、根菜類は光飽和点が低い。また、人工光源を用いずに、太陽光を用いてもよい。

光源１２の光量は、植物の種類や規模により、光飽和点（光合成速度が最大になる光強度）と光補償点の間で設定される。例えば、植物の発芽直後は約１万〜１．５万ｌｕｘの光を照射し、約２週間後から光量を強めて約２万〜２．５万ｌｕｘの光を照射する。

光源１２の波長について、植物に有効な放射には生理的有効放射（３００〜８００ｎｍ）と光合成有効放射（４００〜７００ｎｍ）がある。そして発芽時には赤色光（６６０ｎｍ）で発芽が促進されることが知られている。また、節間の伸長作用では、強光下では青色光が抑制効果を、弱光下では赤色光が抑制効果が高く、混合光照射時には遠赤外光が必要とされ、赤色光／遠赤外光比のバランスで伸長成長が左右されることが知られている。更に、５００〜６００ｎｍの波長領域の光は植物にとって不要であると言われている。一般的に、青色光が多ければ葉は厚く、背丈は抑制気味になり、赤色光が多ければ、葉は薄く、背丈は促進気味になる。

育成状態判定装置２０は、カメラ１３と、ファン１４と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３と、計時部２４と、記憶部２５と、入力部２６と、出力部２７と、通信部２８と、画像処理部２９と、を備える。

カメラ１３は、セルトレイ１１の上方に設置され、育成対象の植物を撮影する撮影部として機能する。カメラ１３は、セルトレイ１１上に配置された全てのセルを画角内に収めて撮影画像を得ることができるように、例えば育成室１０の天井の中央付近に設置される。全セルを一括して撮影しなくても、セルごとに個別に撮影してもかまわない。

ファン１４は、セルトレイ１１の上方に設置され、育成対象の植物に風を送る送風機として機能する。ファン１４は、セルトレイ１１上に配置された全てのセル内の植物に風を当てることができるように、例えば育成室１０の天井の中央付近（図１の例ではカメラ１３の隣）に設置される。各セルの植物に均等な風を与えた方が育成状況の比較がしやすいので各セルと各ファンとの位置関係が同じになるように多数のファンを配置して、各セルに均質に風を送るように構成してもよい。

ＣＰＵ２１は、命令やデータを転送するための伝送経路であるシステムバスを介して育成状態判定装置２０の各部と接続され、育成状態判定装置２０全体を制御する。具体的に説明すると、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２３をワークメモリとして用いながら、ＲＯＭ２２や記憶部２５に記憶されている各種プログラムを適宜実行することにより、育成状態判定装置２０の各部の動作を制御する。

計時部２４は、例えばＲＴＣ（Real Time Clock）等を備え、現在時刻及び経過時間を計測する。

記憶部２５は、例えばハードディスクやフラッシュメモリのような不揮発性メモリを備え、育成状態判定装置２０が各種処理を行うために使用するプログラム及びデータ、育成状態判定装置２０が各種処理を行うことにより生成又は取得するデータを記憶する。

入力部２６は、例えばキーボード等である。入力部２６は、操作者がキーボードを用いて操作入力したテキストデータ等をＣＰＵ２１に入力する。

出力部２７は、例えば液晶ディスプレイ等である。出力部２７は、ＣＰＵ２１によって出力されたテキストデータや画像等を画面に表示出力する。

通信部２８は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）等を介して、有線又は無線で外部の情報端末とデータを通信する。

画像処理部２９は、画像データを画像演算プロセッサによって加工処理する。画像処理部２９は、例えば画像データの重ね合わせ演算やアルファブレンディング等の透過演算、各種の飽和演算を実行する。

図３に、育成状態判定装置２０の機能構成を示す。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２や記憶部２５に記憶されたソフトウェアプログラムをＲＡＭ２３に読み出して、そのソフトウェアプログラムを実行制御することにより、送風制御部３１、画像取得部３２、情報取得部３３、状態判定部３４として機能する。

送風制御部３１は、ファン１４のオンとオフとを切り替えて、育成対象の植物に送風するか否かを制御する。
画像取得部３２は、カメラ１３により育成対象の植物を撮影して、撮影画像を取得する。
情報取得部３３は、画像取得部３２が取得した撮影画像を画像処理することにより、植物の育成状態を示す情報を取得する。
状態判定部３４は、情報取得部３３が取得した植物の育成状態を示す情報に基づいて、植物の育成状態を判定する。
これら各部の機能の詳細については、図４及び図６のフローチャートに示す育成状態判定装置２０が実行する育成状態判定処理の流れの中で、説明する。なお、この育成状態判定処理は、各セルに並べた複数の植物の成長が均等な時期に実施することが好ましい。成長が進むにつれ、それぞれの植物の育成状況の差が大きくなってくるからである。

以下、図４のフローチャートを参照して、育成状態判定装置２０が実行する育成状態判定処理の流れを説明する。

育成状態判定装置２０は、計時部２４で経過時間又は現在時刻を取得して、例えば１日１回等、定期的に、図４に示す育成状態判定処理を開始する。あるいは、育成状態判定装置２０は、操作者から入力部２６を介して育成中の植物の育成状態を判定する旨の指示を受け付けて、受け付けた指示に応じて、図４に示す育成状態判定処理を開始してもよい。

育成状態判定処理が開始すると、まず、送風制御部３１は、ファン１４を停止する（ステップＳ１００）。そして、画像取得部３２は、カメラ１３により最速のシャッタスピードで（すなわち最短の露光時間で）育成対象の植物を撮影して、非送風時画像を取得する（ステップＳ１０１）。すなわち、画像取得部３２は、ファン１４が停止して植物に風を送っていない時にカメラ１３により植物を撮影して、非送風時画像を取得する。

図５（ａ）に、非送風時画像の例を示す。非送風時画像４１は、セル１からセル６まで、セルトレイ１１上に配置された６個のセルを上方から撮影した撮影画像である。具体的に、非送風時画像４１は、６個のセルのそれぞれにおいて、葉を広げた状態にある育成対象の植物を上方から見た様子を示している。この非送風時画像４１からは、セル５の植物の葉が他のセルの植物の葉に比べて小さいことが判別できる。

続いて、送風制御部３１は、ファン１４を作動させる（ステップＳ１０２）。そして、画像取得部３２は、カメラ１３により最低のシャッタスピードで（すなわち最長の露光時間で）育成対象の植物を撮影して、送風時画像を取得する（ステップＳ１０３）。すなわち、画像取得部３２は、ファン１４が作動して植物に風を送っている時にカメラ１３により植物を撮影して、送風時画像を取得する。なお、非送風時は最速のシャッタスピード、送風時は最低のシャッタスピードの例を示したが、送風時の方が相対的に露光時間が長ければよい。また、送風時の撮影は連写または動画でもよい。監視カメラ等で常時植物をモニターしている場合は、その監視カメラの画像を利用することもできる。

図５（ｂ）に、送風時画像の例を示す。送風時画像４２は、非送風時画像４１と同じく、セルトレイ１１上に配置された６個のセルを上方から撮影した撮影画像であって、葉を広げた状態にある育成対象の植物を上方から見た様子を示している。一方で、送風時画像４２は、ファン１４から風を送られている最中の植物を長い露光時間で撮影したものであるため、育成対象の植物が風に煽られている様子を捉えることができる。具体的に、この送風時画像４２からは、セル３の植物が、ファン１４からの風に煽られて揺れていることが判別できる。

非送風時画像４１と送風時画像４２とを取得すると、画像取得部３２は、取得した非送風時画像４１と送風時画像４２とを画像処理部２９に送信する（ステップＳ１０４）。そして、育成状態判定装置２０の処理は、画像処理部２９による非送風時画像４１と送風時画像４２との画像処理結果に基づいて、育成状態を判定する処理に移行する。

非送風時画像４１と送風時画像４２とを画像処理部２９に送信すると、ＣＰＵ２１は、セルトレイ１１に設置された複数のセルの中から、育成状態の判定対象となるセルを１つ選択する（ステップＳ１０５）。そして、ＣＰＵ２１は、選択したセルについて、セル単位の判定処理を実行する（ステップＳ１０６）。以下、セル単位の判定処理の詳細について、図６のフローチャートを参照して説明する。

セル単位の判定処理において、まず、情報取得部３３は、画像処理部２９の機能により、非送風時画像４１の色分布を解析する（ステップＳ２００）。そして、色分布の解析結果に基づいて、非送風時画像４１において選択したセルの植物の画像が占める領域のサイズＳ１を、植物の育成状態を示す情報として取得する（ステップＳ２０１）。

具体的に説明すると、情報取得部３３は、非送風時画像４１に含まれるセル１からセル６までの６個のセルの画像領域の中から、選択したセルの画像領域の画素値を解析する。ここで、カメラ１３の位置及び向きは固定されているので、非送風時画像４１における６個のセルの画像領域の配置は撮影毎に変化しない。そのため、情報取得部３３は、６個のセルの画像領域の配置情報を予め記憶しておいて、記憶した配置情報に基づいて、非送風時画像４１の中から選択したセルの画像領域を特定して、特定した画像領域の画素値を解析する。

そして、情報取得部３３は、画素値の解析結果に基づいて、植物の色である緑色の領域を、選択したセルの植物の画像領域として特定する。例えば、選択したセルがセルｎである場合において、非送風時画像４１中のセルｎの画像領域における座標（ｘ，ｙ）の画素値をＰｎ１（ｘ，ｙ）と表すと、情報取得部３３は、非送風時画像４１中の各画素について、画素値Ｐｎ１（ｘ，ｙ）が緑色に相当する画素値であるか、すなわち緑色に相当する画素値として予め定められた範囲内にあるか否かを判別する。そして、画素値Ｐｎ１（ｘ，ｙ）が緑色に相当する画素値であると判別した領域を、選択したセルの植物の画像領域として特定する。植物の周囲の色（養液１６及びセルトレイ１１の色）を植物の色として想定される緑色とは異なる色にし、且つ、一様な光を照射する光源１２の下でカメラ１３が植物を撮影することで、情報取得部３３は、非送風時画像４１の中から植物が写った範囲を容易に特定することができる。そして、情報取得部３３は、特定した画像領域の面積、すなわち特定した画像領域の画素数の和を、サイズＳ１として取得する。

非送風時画像４１において選択したセルの植物の画像が占める領域のサイズＳ１を取得すると、状態判定部３４は、取得したサイズＳ１が予め定められた閾値Ｋ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ２０２）。判別の結果、サイズＳ１が閾値Ｋ１に達していない場合（ステップＳ２０２；ＮＯ）、状態判定部３４は、選択したセルにおける植物は正常に育成されていないと判定する（ステップＳ２０７）。

閾値Ｋ１は、植物の葉のサイズから育成状態を判定するための第１の閾値である。例えば図５（ａ）に示した非送風時画像４１において、セル５の植物は、他のセルの植物に比べて、葉のサイズが小さい。そのため、状態判定部３４は、セル５の植物は十分な大きさに育っておらず、育成に何らかの異常があると判定する。閾値Ｋ１は、セル５のような育成不良の植物を葉のサイズから識別できるように、適切な値に予め設定される。

より具体的に説明すると、閾値Ｋ１は、植物の品種、一日の照射時間、気温、湿度等のパラメータにより適切な値に決定される。例えば、植物は、成長と共に葉のサイズが大きくなり、また背が高くなってカメラ１３に近付くため、カメラ１３の撮影画像として得られる植物のサイズは、徐々に大きくなる。そのため、閾値Ｋ１として、品種による成長速度の違いを考慮しつつ、植物の成長と共に増加する値を設定することが好適である。

一方で、ステップＳ２０２における判別の結果、サイズＳ１が閾値Ｋ１以上であると判別された場合（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、続いて、情報取得部３３は、画像処理部２９の機能により、送風時画像４２の色分布を解析する（ステップＳ２０３）。そして、色分布の解析結果に基づいて、送風時画像４２において選択したセルの植物の画像が占める領域のサイズＳ２を、植物の育成状態を示す情報として取得する（ステップＳ２０４）。

すなわち、サイズＳ１が閾値Ｋ１以上であると判定された場合、選択したセルの植物は、非送風時画像４１の画像処理結果からは異常であると判定されなかったことになる。この場合、育成状態の判定処理は、送風時画像４２を画像処理することにより、ファン１４からの風に煽られた状態にある植物の画像から育成状態を判定する第２の判定処理に移行する。

情報取得部３３が送風時画像４２からサイズＳ２を取得する方法は、上述した非送風時画像４１からサイズＳ１を取得する方法と同様である。すなわち、情報取得部３３は、送風時画像４２に含まれるセル１からセル６までの６個のセルの画像領域の中から、選択したセルの画像領域の画素値を解析する。そして、画素値の解析結果に基づいて、植物の色である緑色の領域を、選択したセルの植物の画像領域として特定する。例えば、選択したセルがセルｎである場合において、送風時画像４２中のセルｎの画像領域における座標（ｘ，ｙ）の画素値をＰｎ２（ｘ，ｙ）と表すと、情報取得部３３は、送風時画像４２中の各画素について、画素値Ｐｎ２（ｘ，ｙ）が緑色に相当する画素値であるか否かを判別する。そして、画素値Ｐｎ２（ｘ，ｙ）が緑色に相当する画素値であると判別した領域を、選択したセルの植物の画像領域として特定する。そして、情報取得部３３は、特定した画像領域の面積、すなわち特定した画像領域の画素数の和を、サイズＳ２として取得する。

送風時画像４２において選択したセルの植物の画像が占める領域のサイズＳ２を取得すると、状態判定部３４は、取得したサイズの差分“Ｓ２−Ｓ１”が予め定められた閾値Ｋ２以下であるか否かを判別する（ステップＳ２０５）。判別の結果、サイズの差分“Ｓ２−Ｓ１”が閾値Ｋ２を超えている場合（ステップＳ２０５；ＮＯ）、状態判定部３４は、選択したセルにおける植物は正常に育成されていないと判定する（ステップＳ２０７）。

ここで、送風時画像４２から取得したサイズＳ２と非送風時画像４１から取得したサイズＳ１との差分“Ｓ２−Ｓ１”は、ファン１４から風を送られた際に植物（葉）が動いた領域の大きさに相当する。すなわち、ファン１４から送られた風に煽られて植物（葉）が大きく動けば動くほど、そのセルについて得られる差分“Ｓ２−Ｓ１”は大きくなる。一方で、ファン１４から風を送られたにも係わらず静態している植物があれば、そのセルについては差分“Ｓ２−Ｓ１”は０である。そして、ファン１４から風を送られた際に大きく動く植物は、そうでない植物に比べて、茎が細い等、丈夫に育っていない可能性が高いことが想定される。そのため、差分“Ｓ２−Ｓ１”の大きさは、植物が正常に育成されているか否かを示す指標として用いることができる。

閾値Ｋ２は、このような差分“Ｓ２−Ｓ１”の大きさから育成状態を判定するための第２の閾値である。例えば図５（ｂ）に示した送風時画像４２において、セル３の植物は、葉のサイズは他のセルの植物のものと同程度であるが、他のセルの植物に比べて、ファン１４からの風に煽られて揺れる度合が大きい。そのため、状態判定部３４は、セル３の植物は、茎が十分な太さに育っておらず、育成に何らかの異常があると判定する。閾値Ｋ２は、セル３のような育成不良の植物を、差分“Ｓ２−Ｓ１”の大きさから識別できるように、適切な値に予め設定される。

もちろん、各セルの植物が全部同じ形をしているわけではなく、葉が風に対して水平にあるか垂直にあるかによって受ける風量が変わってくる。また、葉の枚数が２枚か３枚かによっても受ける風量は変わってくる。しかし、各セルすべてが同じ種類の植物であり、初期異常は図６のフローチャートを実行することで排除されていて、まだ個体差が大きく出る前の時期であれば、各植物はかなり均一性が高いものであり、他のセルの大多数の植物よりも風によって大きく揺られている植物があれば、なんらかの異常があると推定することができる。

一方で、ステップＳ２０５における判別の結果、サイズの差分“Ｓ２−Ｓ１”が閾値Ｋ２以下であると判別された場合（ステップＳ２０５；ＹＥＳ）、状態判定部３４は、選択したセルにおける植物は正常に育成されていると判定する（ステップＳ２０６）。

すなわち、非送風時画像４１から得られたサイズＳ１に基づく第１の判定と、非送風時画像４１と送風時画像４２とから得られた２つのサイズの差分“Ｓ２−Ｓ１”に基づく第２の判定と、のいずれの判定においても育成に異常があると判定されなかった場合に、状態判定部３４は、選択したセルにおける植物の育成は正常であると判定する。具体的に図５（ａ）、（ｂ）の例では、葉のサイズＳ１が小さいセル５の植物と、風に煽られて大きく動いているセル３の植物とが、正常に育成されていないと判定され、セル１、セル２、セル４、セル６の４個のセルの植物は、正常に育成されていると判別される。

このように、選択したセルにおける植物の育成状態が正常であるか正常でないかを判定すると、図６のフローチャートは終了する。以下、図４のフローチャートの説明に戻る。セル単位の判定処理を終了すると、ＣＰＵ２１は、カメラ１３により撮影された全てのセルについて判定を終了したか否かを判別する（ステップＳ１０７）。

全てのセルについて判定を終了していない場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、未判定のセルを１つ選択する（ステップＳ１０８）。そして、処理をステップＳ１０６に戻して、選択したセルについて判定処理を実行する。このように、ＣＰＵ２１は、撮影されたセルの中から１つずつセルを選択して、育成状態の判定処理を実行していく。

最終的に、全てのセルについて判定を終了すると（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、判定結果を出力する（ステップＳ１０９）。例えば、ＣＰＵ２１は、セル３及びセル５の植物が育成不良であって、他のセルの植物の育成が正常である旨を、出力部２７に表示出力する。

以上説明したように、本実施形態に係る育成状態判定装置２０は、育成対象の植物を上方に設置されたカメラ１３とファン１４とを備え、ファン１４が停止している状態において高速なシャッタスピードで（短い露光時間で）撮影した第１の撮影画像とファン１４が作動している状態において低速なシャッタスピードで（長い露光時間で）撮影した第２の撮影画像との２つの撮影画像を用いて、植物の育成状態を判定する。本実施形態に係る育成状態判定装置２０は、複数の撮像装置や搬送装置等といった大規模な設備を備える必要がなく、セルトレイ１１に配置された複数のセルの植物に対して１台のカメラ１３と１台のファン１４とにより育成状態を判定できる。そのため、簡易な構成で、植物の育成状態を精度よく判定することができる。

（変形例）
以上に本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は一例であり、本発明の適用範囲はこれに限られない。すなわち、本発明の実施形態は種々の応用が可能であり、あらゆる実施の形態が本発明の範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態では、育成状態判定装置２０は、ファン１４を停止して撮影した非送風時画像４１とファン１４を作動して撮影した送風時画像４２との２つの撮影画像を取得して、この２つの撮影画像をそれぞれ画像処理した結果に基づいて、植物の育成状態を判定した。しかし、本発明に係る育成状態判定装置は、非送風時画像４１を取得せず、送風時画像４２のみに基づいて、植物の育成状態を判定することもできる。

送風時画像４２のみに基づいて育成状態を判定する場合、育成状態判定処理は、図４及び図６のフローチャートで示した育成状態判定処理から非送風時画像４１に関する処理（ステップＳ１００，Ｓ１０１，Ｓ２００〜Ｓ２０２の処理）を除いたものになる。そして、ステップＳ２０５において、状態判定部３４は、２つの撮影画像から得られたサイズの差分“Ｓ２−Ｓ１”を用いる代わりに、ファン１４を作動して撮影した送風時画像４２における植物の画像が占める領域のサイズＳ２に基づいて、植物の育成状態を判定する。具体的に説明すると、茎が十分な太さに育っていない等の原因により風に煽られて大きく動く植物については送風時画像４２におけるサイズＳ２が大きくなるため、状態判定部３４は、例えばサイズＳ２が予め定められた閾値以上になった場合に、育成対象の植物が正常に育成されていないと判定する。このように送風時画像４２のみに基づいて育成状態を判定する場合、非送風時画像４１を取得して画像処理する必要がないため、より簡易な構成で植物の育成状態を判定することができる。これは上述したように、風を当てた状態で複数枚の画像を撮影したり、動画を撮影することで、植物の揺れ状態をより正確に分析できる。

さらに、セルトレイ１１上のセル１からセル６までの各セルに同種類の植物を並べて育成するように構成することで、より正確に、送風時画像４２のみに基づいて植物の育成状態を判定できる。この場合、画像取得部３２は、複数並べられた同種類の植物のそれぞれにファン１４から風を送っている時に、カメラ１３により各植物を撮影して送風時画像を取得し、情報取得部３３は、各植物の送風時画像を比較することにより植物の育成状態を示す情報を取得する。同種類の植物であれば各植物は同じように風に揺られることが想定されるため、他のセルで育成されている同種類の植物よりも大きく揺られている植物があれば、その植物の育成状態が正常でないと判定することができる。

また、上記実施形態では、情報取得部３３は、カメラ１３の撮影により得られた撮影画像（非送風時画像４１及び送風時画像４２）における色分布を解析することにより、撮影画像における植物の画像が占める領域のサイズＳ１、Ｓ２を取得した。しかし、本発明では、情報取得部３３は、色分布の解析に限らず、例えばカメラ１３の撮影により得られた異なる複数の時点における撮影画像を解析することにより、撮影画像の中から植物の成長によって時間変化する領域を検出して、検出した領域から植物の画像が占める領域のサイズＳ１、Ｓ２を取得してもよい。また、上記実施形態では、サイズＳ１、Ｓ２として植物の画像が占める領域の面積を取得したが、面積に限らず、例えば予め定められた方向における領域の長さ（幅）をサイズＳ１、Ｓ２として取得してもよい。

また、情報取得部３３は、植物の育成状態を示す指標として、サイズＳ１、Ｓ２以外の指標を撮影画像（非送風時画像４１及び送風時画像４２）から取得してもよい。例えば、情報取得部３３は、異なる複数の時点において取得した送風時画像４２を画像処理することにより、ファン１４から送られる風に煽られた状態における植物（葉）の複数の時点における位置を取得してもよい。そして、複数の時点における位置が大きく異なっていた場合、ファン１４から送られる風により大きく煽られて葉の位置が大きく移動したと想定されるため、状態判定部３４が、植物が正常に育成されていないと判定してもよい。さらには、情報取得部３３は、植物の育成状態を示す指標として、非送風時画像４１と送風時画像４２とのそれぞれにおける植物（葉）の位置を取得してもよい。そして、非送風時画像４１における位置と送風時画像４２における位置との違いが大きい場合、ファン１４から送られる風により大きく煽られて葉の位置が大きく移動したと想定されるため、状態判定部３４が、植物が正常に育成されていないと判定してもよい。

また、上記実施形態では、植物に風を当てたときの揺れ具合から植物の育成状態を判定しているが、植物の種類別に、あるいは植物の育成時期別に、どのくらいの風量を当てたときにどれくらい揺れるかの正常状態をパターンとして記憶部２５のテーブルに記憶しておき、撮影して得られた送風時画像と比較することにより植物の育成状態を判定することもできる。

なお、本発明に係る機能を実現するための構成を予め備えた育成状態判定装置として提供できることはもとより、プログラムの適用により、既存の情報処理装置等を、本発明に係る育成状態判定装置として機能させることもできる。すなわち、上記実施形態で例示した育成状態判定装置２０による各機能構成を実現させるためのプログラムを、既存の情報処理装置等を制御するＣＰＵ等が実行できるように適用することで、本発明に係る育成状態判定装置として機能させることができる。

また、このようなプログラムの適用方法は任意である。プログラムを、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭ、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納して適用できる。さらに、プログラムを搬送波に重畳し、インターネットなどの通信媒体を介して適用することもできる。例えば、通信ネットワーク上の掲示板（ＢＢＳ：Bulletin Board System）にプログラムを掲示して配信してもよい。そして、このプログラムを起動し、ＯＳ（Operating System）の制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上記の処理を実行できるように構成してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

（付記１）
植物に風を送る送風機と、
前記植物を撮影する撮影部と、
前記送風機が前記植物に風を送っている時に前記撮影部により前記植物を撮影して、送風時画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した前記送風時画像を画像処理することにより、前記植物の育成状態を示す情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部が取得した前記植物の育成状態を示す情報に基づいて、前記植物の育成状態を判定する状態判定部と、
を備えることを特徴とする植物の育成状態判定装置。

（付記２）
当該植物の育成状態判定装置は、同種類の植物を複数並べて育成するよう構成され、
前記画像取得部は、前記送風機が前記各植物に風を送っている時に前記撮影部により前記各植物を撮影して送風時画像を取得し、
前記情報取得部は、前記画像取得部が取得した前記送風時画像を画像処理して前記各植物の送風時画像を比較することにより、前記植物の育成状態を示す情報を取得する、
ことを特徴とする付記１に記載の植物の育成状態判定装置。

（付記３）
前記送風機は、前記各植物に均質に風を送るように構成されていることを特徴とする付記２に記載の植物の育成状態判定装置。

（付記４）
前記情報取得部は、前記植物の育成状態を示す情報として、前記送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズを取得し、
前記状態判定部は、前記情報取得部が取得した前記サイズに基づいて、前記植物の育成状態を判定する、
ことを特徴とする付記１ないし３いずれかに記載の植物の育成状態判定装置。

（付記５）
前記画像取得部は、前記送風機が前記植物に風を送っていない時に、前記撮影部により前記送風時画像が得られた撮影の露光時間よりも短い露光時間で前記植物を撮影して、非送風時画像を取得し、
前記情報取得部は、前記画像取得部が取得した前記送風時画像と前記非送風時画像とを画像処理することにより、前記送風時画像と前記非送風時画像とのそれぞれから、前記植物の育成状態を示す情報を取得し、
前記状態判定部は、前記情報取得部が前記送風時画像と前記非送風時画像とのそれぞれから取得した前記植物の育成状態を示す情報に基づいて、前記植物の育成状態を判定する、
ことを特徴とする付記１ないし３いずれかに記載の植物の育成状態判定装置。

（付記６）
前記情報取得部は、前記植物の育成状態を示す情報として、前記非送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズを取得し、
前記状態判定部は、前記情報取得部が取得した前記非送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズが第１の閾値に達していない場合に、前記植物が正常に育成されていないと判定する、
ことを特徴とする付記５に記載の植物の育成状態判定装置。

（付記７）
前記情報取得部は、前記植物の育成状態を示す情報として、前記送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズと、前記非送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズと、を取得し、
前記状態判定部は、前記送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズと、前記非送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズと、の差分が第２の閾値を超えている場合に、前記植物が正常に育成されていないと判定する、
ことを特徴とする付記５又は６に記載の植物の育成状態判定装置。

（付記８）
前記情報取得部は、前記送風時画像における色分布に基づいて、前記送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズを取得し、前記非送風時画像における色分布に基づいて、前記非送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズを取得する、
ことを特徴とする付記７に記載の植物の育成状態判定装置。

（付記９）
送風機により植物に風を送り、
前記送風機により前記植物に風を送っている時に撮影部により前記植物を撮影して、送風時画像を取得し、
取得した前記送風時画像を画像処理することにより、前記植物の育成状態を示す情報を取得し、
取得した前記植物の育成状態を示す情報に基づいて、前記植物の育成状態を判定する、
ことを特徴とする植物の育成状態判定方法。

（付記１０）
前記植物の育成状態を示す情報は、前記送風時画像における前記植物の揺れ具合の情報であることを特徴とする付記９に記載の植物の育成状態判定方法。

（付記１１）
さらに所定の植物が所定の風量を受けたときの揺れ具合のパターン画像を記憶しており、前記植物の育成状態を示す情報は、前記送風時画像と前記パターン画像を比較した情報であることを特徴とする付記１０に記載の植物の育成状態判定方法。

（付記１２）
同種類の複数の植物の送風時画像を取得し、
前記植物の育成状態を示す情報は、他の同種類の植物と比較した情報であることを特徴とする付記９に記載の植物の育成状態判定方法。

（付記１３）
さらに前記送風機が風を送っていないときの前記植物の非送風時画像を前記撮像部により撮影して取得し、
前記植物の育成状態を示す情報は、前記送風時画像と前記非送風時画像とを比較した情報であることを特徴とする付記９に記載の植物の育成状態判定方法。

（付記１４）
コンピュータに、
送風機により植物に風を送らせ、
前記送風機により前記植物に風を送らせている時に撮影部により前記植物を撮影させて、送風時画像を取得させ、
取得させた前記送風時画像を画像処理することにより、前記植物の育成状態を示す情報を取得させ、
取得させた前記植物の育成状態を示す情報に基づいて、前記植物の育成状態を判定させる、
ことを特徴とするプログラム。

１０…育成室、１１…セルトレイ、１２…光源、１３…カメラ、１４…ファン、１５…植物、１６…養液、２０…育成状態判定装置、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＯＭ、２３…ＲＡＭ、２４…計時部、２５…記憶部、２６…入力部、２７…出力部、２８…通信部、２９…画像処理部、３１…送風制御部、３２…画像取得部、３３…情報取得部、３４…状態判定部、４１…非送風時画像、４２…送風時画像

Claims (17)

1. 送風機が植物に風を送っている時に撮影部により前記植物を撮影して、送風時画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部が取得した前記送風時画像を画像処理することにより、前記植物の育成状態を判定する判定部と、
   を備える、
   ことを特徴とする植物の育成状態判定装置。
2. 前記植物に風を送る前記送風機を制御する送風制御部と、
   前記植物を撮影する前記撮影部を制御する撮影制御部と、
   を更に備え、
   前記判定部は、
   前記画像取得部が取得した前記送風時画像を画像処理することにより、前記植物の前記育成状態を示す情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した前記植物の前記育成状態を示す情報に基づいて、前記植物の前記育成状態を判定する状態判定部と、
   を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の植物の育成状態判定装置。
3. 前記画像取得部は、前記送風機が同種類の複数の前記植物に風を送っている時に前記撮影部により同種類の前記各植物を撮影して前記送風時画像を取得し、
   前記情報取得部は、前記画像取得部が取得した前記送風時画像を画像処理して同種類の前記各植物の前記送風時画像を比較することにより、前記植物の前記育成状態を示す情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の植物の育成状態判定装置。
4. 前記送風機は、同種類の前記各植物に均質に風を送るように構成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の植物の育成状態判定装置。
5. 前記情報取得部は、前記植物の前記育成状態を示す情報として、前記送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズを取得し、
   前記状態判定部は、前記情報取得部が取得したサイズに基づいて、前記植物の前記育成状態を判定する、
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の植物の育成状態判定装置。
6. 前記画像取得部は、前記送風機が前記植物に風を送っていない時に、前記撮影部により前記送風時画像が得られた撮影の露光時間よりも短い露光時間で前記植物を撮影して、非送風時画像を取得し、
   前記情報取得部は、前記画像取得部が取得した前記送風時画像と前記非送風時画像とを画像処理することにより、前記送風時画像と前記非送風時画像とのそれぞれから、前記植物の前記育成状態を示す情報を取得し、
   前記状態判定部は、前記情報取得部が前記送風時画像と前記非送風時画像とのそれぞれから取得した前記植物の前記育成状態を示す情報に基づいて、前記植物の前記育成状態を判定する、
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の植物の育成状態判定装置。
7. 前記情報取得部は、前記植物の前記育成状態を示す情報として、前記非送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズを取得し、
   前記状態判定部は、前記情報取得部が取得した前記非送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズが第１の閾値に達していない場合に、前記植物が正常に育成されていないと判定する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の植物の育成状態判定装置。
8. 前記情報取得部は、前記植物の前記育成状態を示す情報として、前記送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズと、前記非送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズと、を取得し、
   前記状態判定部は、前記送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズと、前記非送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズと、の差分が第２の閾値を超えている場合に、前記植物が正常に育成されていないと判定する、
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の植物の育成状態判定装置。
9. 前記情報取得部は、前記送風時画像における色分布に基づいて、前記送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズを取得し、前記非送風時画像における色分布に基づいて、前記非送風時画像における前記植物の画像が占める領域のサイズを取得する、
   ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の植物の育成状態判定装置。
10. 送風機により植物に風を送っている時に撮影部により前記植物を撮影して、送風時画像を取得し、
    取得した前記送風時画像を画像処理することにより、前記植物の育成状態を判定する、
    ことを含む、
    ことを特徴とする植物の育成状態判定方法。
11. 前記植物に風を送る前記送風機を制御し、
    前記植物を撮影する前記撮影部を制御し、
    取得した前記送風時画像を画像処理することにより、前記植物の前記育成状態を示す情報を取得し、
    取得した前記植物の前記育成状態を示す情報に基づいて、前記植物の前記育成状態を判定する、
    ことを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の植物の育成状態判定方法。
12. 前記植物の前記育成状態を示す情報は、前記送風時画像における前記植物の揺れ具合の情報である、
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の植物の育成状態判定方法。
13. さらに前記植物が所定の風量を受けたときの前記植物の揺れ具合のパターン画像を記憶しており、前記植物の前記育成状態を示す情報は、前記送風時画像と前記パターン画像とを比較した情報である、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の植物の育成状態判定方法。
14. 同種類の複数の前記植物の前記送風時画像を取得し、
    前記植物の前記育成状態を示す情報は、同種類の他の植物と比較した情報である、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の植物の育成状態判定方法。
15. さらに前記送風機が風を送っていないときの前記植物の非送風時画像を前記撮像部により撮影して取得し、
    前記植物の前記育成状態を示す情報は、前記送風時画像と前記非送風時画像とを比較した情報である、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の植物の育成状態判定方法。
16. コンピュータに、
    送風機により植物に風を送らせている時に撮影部により前記植物を撮影させて、送風時画像を取得させ、
    取得させた前記送風時画像を画像処理させることにより、前記植物の育成状態を判定させる、
    ことを特徴とするプログラム。
17. 前記コンピュータに、
    前記植物に風を送る前記送風機を制御させ、
    前記植物を撮影する前記撮影部を制御させ、
    取得させた前記送風時画像を画像処理させることにより、前記植物の前記育成状態を示す情報を取得させ、
    取得させた前記植物の前記育成状態を示す情報に基づいて、前記植物の前記育成状態を判定させる、
    ことを特徴とする請求項１６に記載のプログラム。

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