JP6656038B2 - ブドウの栽培管理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、休眠期におけるブドウ樹の剪定や新梢の管理等を適正且つ効率よく行うためのブドウの栽培管理方法に関するものである。
ブドウの栽培に関しては、ブドウ樹の休眠期に樹冠を整える剪定等の作業が必要となっている。このような剪定等の作業を適正に行うことで、その樹冠の結果母枝から新梢が芽吹き、その新梢にブドウ果房を大きく成長させることができる（特許文献１）。
従来、剪定等の作業は、ブドウ樹の枝ぶりをブドウ樹の下から目視で確認し、熟練した栽培者の経験と判断とに基づいて行っていた。
しかしながら、前記剪定等の作業をブドウ樹の下から目視で行う場合、視界に入る範囲でしか枝ぶりや新梢等を確認することができない。このため、主幹から多方向に延びる主枝やこの主枝から枝分かれする複数の亜主枝からなるブドウ樹全体の樹冠形態を正確に把握することは難しく、さらにその中から剪定すべき箇所を適正に判断することは容易ではない。
また、実際の剪定等の作業は、熟練した栽培者の経験と勘とに基づいて行うことが多いが、栽培者の高齢化や継承者の減少によって、栽培技術が伝承されていかなくなるといった問題がある。一方、栽培の技術指導に当たっては、理想的なブドウ樹冠の模式図を用いたマニュアル等があるが、現実のブドウ栽培に適合しない部分もあって、参考程度となっている場合が多い。
そこで、本発明の目的は、小型の無人航空機を用いて空撮されるブドウ樹の俯瞰画像図から主枝及び亜主枝の形態や新梢の数等を画像によって認識することで、剪定及び新梢等の管理を適正且つ効率よく行うことのできるブドウの栽培管理方法を提供することである。
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、一又は複数のブドウ樹からなる所定の栽培領域を順に走査しながら撮影し、前記撮影された画像から栽培領域全体の俯瞰画像図を形成し、この俯瞰画像図に基づいて、前記ブドウ樹の各主幹を中心とする主枝及び亜主枝の樹冠形態を抽出した抽出画像図を形成し、この抽出画像図を複数の剪定管理エリアに分割し、前記剪定管理エリアごとに剪定すべき枝を特定する。
請求項２に係る発明は、一又は複数のブドウ樹からなる所定の栽培領域を順に走査しながら撮影し、前記撮影された画像から栽培領域全体の俯瞰画像図を形成し、この俯瞰画像図に基づいて、前記ブドウ樹の各主幹を中心とする主枝及び亜主枝の樹冠形態を抽出した抽出画像図を形成し、この抽出画像図と、予め設定された推奨樹冠形態を有する推奨樹冠画像図とを比較することによって、剪定すべき枝を特定する。
請求項３に係る発明は、一又は複数のブドウ樹からなる所定の栽培領域を順に走査しながら撮影し、前記撮影された画像から栽培領域全体の俯瞰画像図を形成し、この俯瞰画像図に基づいて、前記ブドウ樹の各主幹を中心とする主枝及び亜主枝の樹冠形態を抽出した抽出画像図を形成し、この抽出画像図から色判別によって新梢の分布又は数を検出する。
本発明の請求項１に係る発明によれば、ブドウの栽培領域全体の俯瞰画像図を基にして、前記ブドウ樹の各主幹を中心とする主枝及び亜主枝の樹冠形態を模式化した抽出画像図を形成し、この抽出画像図を複数の剪定管理エリアに分割することで、剪定管理エリアごとに主枝や亜主枝の延び具合あるいは込み具合からなる枝ぶりを容易に把握することができる。これによって、前記剪定管理エリアごとに剪定すべき枝を特定することができ、その後の剪定作業の指示や実際の剪定作業を容易且つ確実に行うことができる。
請求項２に係る発明によれば、ブドウの栽培領域全体の俯瞰画像図から得られる抽出画像図を基にして、この抽出画像図に示されている主枝及び亜主枝からなる樹冠形態と、予め設定され、適正に剪定処理された樹冠形態を有する推奨樹冠画像図とを比較することによって、剪定すべき枝を自動で検出することができる。
請求項３に係る発明によれば、ブドウ樹の各主幹を中心とする主枝及び亜主枝の形態を模式化した抽出画像図から一のブドウ樹の主幹を選定し、この選定された主幹を中心として複数の新梢管理エリアに分割することで、この分割された新梢管理エリアごとに新梢の分布や数の検出が可能となる。これによって、前記新梢管理エリアごとに設定されている新梢の適正数と比較し、残すべき新梢の分布箇所又は数を選択することができ、その後の果房の成長予測を行うことができる。
以下、本発明に係るブドウの栽培管理方法の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。本発明のブドウの栽培管理方法は、ブドウ樹の休眠期である１１月末頃から２月末頃までの間で行われる剪定作業に関するものであり、この剪定作業を計画的且つ効率よく行うと共に、その後の新梢の芽吹きや果房の成長予測を行うためのものである。その概要は、果房や葉が落ちて枝のみとなった休眠期のブドウ樹を上空から空撮し、この空撮された画像に基づいて、剪定すべき箇所の特定や新梢等の管理を行うものである。
図１は本発明によるブドウの栽培管理方法の概要を示したものである。第１の方法は、最初に図２に示すように、ブドウの栽培領域１０を上空から所定のエリアＥに沿って順次撮影し（ａ１）、この連続撮影された各エリアＥの画像を連結することで、図３に示すような栽培領域１０の俯瞰画像図を得る（ａ２）。次に、図４に示すように、前記俯瞰画像図の所定エリアＥを画像処理することによって、図５に示すような主枝Ｂ及び亜主枝Ｃを抽出した抽出画像図を得る（ａ３）。前記抽出画像図を複数の剪定管理エリアに分割し（ａ４）、前記剪定管理エリアごとに剪定すべき箇所を特定する（ａ５）。この剪定すべき箇所は、亜主枝Ｃ同士が密接に重なり合ったり、間隔が短かったりする箇所を画面上で確認することによって行われる。
第２の方法は、前記図１（ａ１）〜（ａ３）の後、図７Ａに示す抽出画像図と、図７Ｂに示す予め設定された推奨樹冠画像図とを対比し（ａ６）、パターン照合によって剪定箇所を特定する（ａ７）。例えば、適正な剪定作業を行った樹冠パターンによる推奨樹冠画像図をデータベース上に予め複数登録しておき、図１（ａ１）〜（ａ３）によって得られた抽出画像図に近い枝ぶりを有する推奨樹冠画像図を前記データベースから選択する。そして、前記抽出画像図と、前記選択された推奨樹冠画像図とを重ね合せたり、パターン照合させたりすることによって、一致箇所及び不一致箇所を検出し、不一致箇所にある亜主枝を剪定対象として特定することができる。
前記抽出画像図によって確認あるいは画像比較によって特定された剪定箇所は、前記抽出画像図にマーキング等の表示を付することによって、剪定指示画像図を得ることができる。
以下、図２乃至図９に基づいて、図１に示した栽培管理方法を実現するための具体的な手段について説明する。図２に示したように、ブドウの栽培領域１０の上空からの撮影は、地上からの無線操縦によって一定の高度で旋回しながら飛行可能な小型の無人航空機（ドローン）１１が使用される。このドローン１１には、小型のカメラ１２が搭載され、このカメラ１２によって、図３に示したように、ブドウの栽培領域１０の上空をＸ軸方向及びＹ軸方向にマス目状に仕切るエリアＥごとのブドウ樹の樹冠状態を撮影する。前記各エリアＥは、ブドウ樹１３に設置されるブドウ棚の各支柱間あるいは格子状に組まれた金網の間隔等を目印にして設定することによって、撮影した場所の特定が容易となり、これによって図３に示したような全体的な俯瞰画像図が得られる。前記各エリアＥの広さに合わせて撮影が可能となるように前記ドローン１１の飛行ルート及び高度を定めると共に、搭載されているカメラ１２の照準合わせを行う。このドローン１１の飛行に関しては、コントローラを介して操縦者が手動で行う他、ＧＰＳによって飛行ルートや高度を自動で維持しながら行うことも可能である。
図４は、図３に示した俯瞰画像図の中の一部を拡大表示したものである。この画像図では、ブドウ樹１３の主幹Ａから多方向に向けて延びる複数の主枝Ｂ及び亜主枝Ｃからなる樹冠形態が平面的に映し込まれているが、同時に地面やこの地面に生えている草や散乱している葉などの背景も写り込まれている。このような背景が写り込まれると、ブドウ樹１３の形態が分かりにくくなるので、画像処理によってブドウ樹１３の枝の形態を除いた背景部分を単一色に変換する。例えば、図５に示したように、ブドウ樹１３を白色、それ以外の背景を黒色とするような白黒２値データに変換することによって、土や地面に生える草等に背景を排除してブドウ樹１３の主枝Ｂ及び亜主枝Ｃの形態のみを抽出した抽出画像図を得ることができる。このため、ドローン１１によって撮影する直前にブドウ棚の直下の草を刈り込んだり、ブドウ樹１３の色とは異なる単一色のシート等を敷き詰めたりするような作業を要することがない。
図６、図７Ａ及び図７Ｂは、図５の一部を説明のために模式化したものである。上記第１の方法にあっては、図６に示すブドウ樹１３を複数の剪定管理エリアＥ１１〜Ｅ１４に分割し、管理エリアごとに主枝Ｂ及び亜主枝Ｃからなる枝ぶりを確認しなから剪定箇所を特定する。
また、第２の方法にあっては、図７Ａに示す抽出画像図と、図７Ｂに示す推奨樹冠画像図とをモニタ上で重ね合せ、推奨樹冠画像図に表れていない亜主枝を剪定対象として特定する。ここでは、図７Ａに示した主枝Ｂ１の亜主枝Ｃ３、主枝Ｂ２の亜主枝Ｃ２及び主枝Ｂ３の亜主枝Ｃ２が剪定対象として特定される。この剪定箇所の特定は、前記抽出画像図と推奨樹冠画像図とをモニタ上でパターン照合することによって自動検出が可能となる。
上記第２の方法では、図７Ａに示したように、ブドウ樹の一の主幹Ａを中心として延びる複数の主枝Ｂ及び複数の亜主枝Ｃからなるエリアを対象として剪定箇所を特定したが、例えば、図７Ａに示した抽出画像図の所定の主枝に着目して、この主枝から枝分かれする複数の亜主枝の間隔に基づいて剪定すべき亜主枝を特定することもできる。
前記剪定の特定作業が終了した剪定管理エリアごとの画像を連結することによって、図８に示したような剪定後の予想俯瞰画像図を形成することができる。実際にブドウ樹の剪定作業を行う際には、前記俯瞰画像図に示された座標軸と対応する剪定管理エリアに移動し、抽出画像図に示されている剪定マーク等が付された亜主枝を確認することによって行うことができる。
前記剪定すべき箇所の表示に関しては、剪定対象として特定された亜主枝にＸマークや囲いマークを付したり、色分けあるいは減色表示をしたりするなど、モニタ上で判別可能なものであればどのような表示方法であってもよい。
また、前記剪定箇所の特定とは別に、一のブドウ樹に芽吹く新梢の管理を行うことができる。この新梢の管理は、図５の抽出画像図を模式化した図９に示すように、一のブドウ樹１３を複数の新梢管理エリアＥ２１，Ｅ２２，Ｅ２３に分割し、各新梢管理エリアに対して新梢Ｆの分布や数を検出することによって行われる。前記新梢Ｆは、結果母枝Ｄと同じように、主枝Ｂの表面に微小な突起となって表れるが、異なった色をしているので、フィルタリングや色判別プログラム等によって、新梢と結果母枝との間の色彩の相違を検出することによって判別が可能となる。
前記各新梢管理エリアは、一つのブドウ樹１３の主幹Ａを中心として分割され、この分割された新梢管理エリアごとに前記色判別によって検出された新梢Ｆの分布状態又は数を算出し、分割された新梢管理エリアごとに設定された適正な新梢Ｆの分布状態又は数とを比較する。そして、この比較結果に基づいて、残すべき新梢の分布箇所又は数を選択する。これによって、前記分割された各新梢管理エリア内における摘房シミュレーション等行うことができ、その後の果房の成長予測を行うことができる。
従来の休眠期におけるブドウ樹の管理方法にあっては、熟練した栽培者がブドウ樹の樹冠を下から見上げるようにして主枝から枝分かれする亜主枝の位置や方向及び隣接する亜主枝間に突出している結果母枝を確認しながら、その経験と勘で剪定等の作業を行っていた。しかしながら、その作業は局所的に行わざるを得ないため、ブドウ樹全体としてのバランスを考慮して剪定することが容易ではなかった。これに対して、本発明のブドウの栽培管理方法では、最初にブドウ樹の樹冠の全体像を把握し、その中から所定のエリアに対して画像処理を行うことで、より正確且つ容易に剪定すべき箇所を検出することが可能となる。また、剪定すべき箇所を俯瞰画像図から抽出した抽出画像図と、適正に剪定された推奨樹冠画像図との画像照合によって行うことができるので、一定の統一した判定を得ることができ、初心者であっても大きな失敗をすることなくブドウの栽培管理を適正に行うことができる。さらに、ドローンによって空撮されたブドウ樹の俯瞰画像図及びエリアごとの画像処理された画像図等をデータベース化することによって、ブドウ栽培を行う農家ごとの年度ごとの栽培管理やブドウの栽培管理に関する一般的な技術指導等を行うことができる。
本発明では、ドローンを用いてブドウの栽培領域全体を空中撮影することで、上空から見たブドウ樹の樹冠の全体像を容易に把握することができる。前記ドローンによって撮影されたエリアごとの画像を連結することによって俯瞰画像図を得た後、この俯瞰画像図から主幹、主枝及び亜主枝の形態を抽出する画像処理を行うことで、結果母枝及び新梢の位置や数を容易且つ正確に検出することができる。また、前記画像処理された画像図から所定エリア内における亜主枝、結果母枝及び新梢の場所や数を自動検出することができる。さらに、前記検出された新梢の数をブドウ樹のエリアごとに算出し、予め前記エリアごとに設定されている新梢の数やその分布状態を比較することによって、その新梢に付く果房の成長の予測を行うことができるので、計画的なブドウの栽培管理を行うことができ、それによってブドウの品質の向上に寄与することができる。
なお、本実施形態では、ブドウの栽培を例にして説明したが、同じような剪定や新梢等の管理や作業を伴うモモ等の他の果樹栽培にも応用可能である。
Ａ 主幹
Ｂ 主枝
Ｃ 亜主枝
Ｄ 結果母枝
Ｅ エリア
Ｆ 新梢
１０ 栽培領域
１１ ドローン（無人航空機）
１２ カメラ
１３ ブドウ樹
Ｂ 主枝
Ｃ 亜主枝
Ｄ 結果母枝
Ｅ エリア
Ｆ 新梢
１０ 栽培領域
１１ ドローン（無人航空機）
１２ カメラ
１３ ブドウ樹
Claims (8)
- 一又は複数のブドウ樹からなる所定の栽培領域を順に走査しながら撮影し、
前記撮影された画像から栽培領域全体の俯瞰画像図を形成し、
この俯瞰画像図に基づいて、前記ブドウ樹の各主幹を中心とする主枝及び亜主枝の樹冠形態を抽出した抽出画像図を形成し、
この抽出画像図を複数の剪定管理エリアに分割し、
前記剪定管理エリアごとに剪定すべき枝を特定することを特徴とするブドウの栽培管理方法。 - 一又は複数のブドウ樹からなる所定の栽培領域を順に走査しながら撮影し、
前記撮影された画像から栽培領域全体の俯瞰画像図を形成し、
この俯瞰画像図に基づいて、前記ブドウ樹の各主幹を中心とする主枝及び亜主枝の樹冠形態を抽出した抽出画像図を形成し、
この抽出画像図と、予め設定された推奨樹冠形態を有する推奨樹冠画像図とを比較することによって、剪定すべき枝を特定することを特徴とするブドウの栽培管理方法。 - 一又は複数のブドウ樹からなる所定の栽培領域を順に走査しながら撮影し、
前記撮影された画像から栽培領域全体の俯瞰画像図を形成し、
この俯瞰画像図に基づいて、前記ブドウ樹の各主幹を中心とする主枝及び亜主枝の樹冠形態を抽出した抽出画像図を形成し、
この抽出画像図から色判別によって新梢の分布又は数を検出することを特徴とするブドウの栽培管理方法。 - 前記色判別による新梢の分布又は数の検出は、前記新梢と結果母枝との間の色彩の相違によって行う請求項３に記載のブドウの栽培管理方法。
- 前記抽出画像図及び推奨樹冠画像図は、それぞれの樹冠形態がパターン認識され、剪定箇所が前記抽出画像図上に表示される請求項２に記載のブドウの栽培管理方法。
- 前記抽出画像図を複数の新梢管理エリアに分割し、
この分割された新梢管理エリアごとに色判別によって検出された新梢の分布又は数と、予め前記新梢管理エリアごとに設定された適正な新梢の分布又は数とを比較して、残すべき新梢の分布又は数を選択する請求項３に記載のブドウの栽培管理方法。 - 前記撮影は、前記所定の栽培領域をＸ軸方向及びＹ軸方向に分割する複数のマス目状のエリアに沿って行われる請求項１又は２に記載のブドウの栽培管理方法。
- 前記撮影は、カメラを搭載し、遠隔操作によって前記栽培領域の上空を旋回しながら飛行する無人航空機によって行われる請求項１又は２に記載のブドウの栽培管理方法。
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