JP7049636B1 - 情報処理装置、プログラム、システム、及び情報処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態に係る房づくり支援システム1は、図1に示すように、情報処理装置2と、ユーザ端末3とを備える。
2-1.情報処理装置2のハードウェア構成
本実施形態に係る情報処理装置2は、図4Aのブロック図に示すように、制御部20と、記憶部21と、通信部22とを備える。また、情報処理装置2は、キーボード及びマウス等で構成された各種操作の入力を受け付ける操作入力部23と、各種画像を表示する例えば液晶ディスプレイ装置等のモニタ24とを備えていてもよい。
ユーザ端末3は、実際にぶどうの房づくりを行うユーザである作業者Wが使用する情報処理端末である。ユーザ端末3は、好ましくは、光学透過型ヘッドマウントディスプレイ(OSTHMD)あるいはAR(拡張現実)グラス/MR(複合現実)グラスとされる。ただし、ユーザ端末3は、その他のスマートグラス、スマートフォンやタブレット端末等であっても良い。本実施形態のユーザ端末3は、図4Bのブロック図に示すように、制御部30と、記憶部31と、通信部32と、撮影部33と、表示部34とを備える。また、ユーザ端末3は、音を出力するスピーカや、電源ボタンその他の操作ボタン等により構成される操作部(図示せず)等を備えていてもよい。以下、情報処理装置2との相違点を中心に説明する。
3-1.情報処理装置2の機能構成
情報処理装置2の機能構成として、情報処理装置2の制御部20は、図5Aに示すように、画像取得部40と、画像処理部41と、出力画像生成部42とを備える。画像取得部40は、ユーザ端末3から送信された画像P1(図1,2参照)を取得する。画像処理部41は、画像取得部40が取得した画像P1を処理し、画像P1上における複数の花穂5(花穂群5E)のうち残すべき花穂5の範囲W1と切断すべき花穂5の範囲W2の境界である境界位置Xp(図3参照)を推定する。また、出力画像生成部42は、画像処理部41が推定した境界位置Xpを示す画像である出力画像P6を生成する(図1,3参照)。
ユーザ端末3の機能構成として、ユーザ端末3の制御部30は、図5Bに示すように、画像撮影部50と、出力画像表示部51とを備える。画像撮影部50は、撮影部33により画像P1を撮影する。ここで、画像P1に映る範囲には、略同一平面上にぶどうの花穂群5E及びはさみ6が含まれ(図2参照)、ユーザ端末3が光学透過型ヘッドマウントディスプレイ等である場合には、ユーザである房づくりの作業者Wの視野に近い範囲となりうる。
上述したように、本実施形態の房づくり支援システム1は、機能構成として、画像撮影部50と、画像取得部40と、画像処理部41と、出力画像生成部42と、出力画像表示部51とを備える。
花穂領域検出部41aは、図6に示すように、画像取得部40が取得した画像P1からぶどうの花穂5が存在する領域である花穂領域A1を検出する。花穂領域検出部41aによる花穂領域A1の検出は、第1学習モデルに基づいて行われる。すなわち、花穂領域検出部41aは、機械学習、深層学習(ディープラーニング)等に基づく画像認識処理を行い、物体の検出や分類等を行う。ここで、第1学習モデルは、花穂領域A1及び後述するはさみ6を検出することができる学習モデルであれば特に制限されないが、例えば、多数の教師データ(既知の入力データと正解データの組)を用いてモデルを訓練し、将来の出力を予測可能にする学習モデルである。
主軸特定部41bは、図7に示すように、まず、花穂領域検出部41aが検出した花穂領域A1の凸包領域A2を求め、次いで、凸包領域A2の主軸を求める。具体的には、主軸特定部41bは、花穂領域A1が複数の連結成分を有している場合、当該連結成分の凸包を算出し、1つの結合領域としての凸包領域A2を得る。次に、主軸特定部41bは、得られた凸包領域A2の主軸を算出し、花穂主軸Mとする。なお、凸包の算出及び主軸の算出には、従来既知の任意のアルゴリズムを用いることができるため、その詳細な説明は省略する。
円形パーツ検出部41cは、図8A又は図8Bに示すように、画像P1に含まれるはさみ6の支点部分に設けられる円形の留め具60(かしめ)を検出する。本実施形態において、円形パーツ検出部41cは、図5Aに示すように、はさみ検出部41c1と留め具検出部41c2とから構成される。
境界位置推定部41dは、既知であるはさみ6の留め具60の直径の実寸法と留め具60の画像P1上の大きさとを用いてキャリブレーションを行うことにより、花穂主軸M上において、画像P1上における境界位置Xp(花穂群5Eのうちの残すべき花穂5の範囲W1と切断すべき花穂5の範囲W2の境界)を推定する。ここで、現実の目標となる所望の(正しい)境界位置Xrは、図11に示すように、ぶどうの一つの房Gの先端からあらかじめ定めた目標長さLr(例えば、4cm)だけ離れた位置として定められる。
次に、房づくり支援システム1による処理の流れについて説明する。まず、ユーザ端末3の制御部30が画像撮影工程を実行する。画像撮影工程では、ユーザ端末3の画像撮影部50により画像P1が撮影され、撮影された画像P1は、通信回線4を介してユーザ端末3から情報処理装置2へ送信される。
実際の食用ぶどう農園における77房の花穂(花穂群)について、上述した房づくり支援システム1により推定した花穂領域A1の長さ(式(1)参照)と定規で測定した花穂群の長さを比較したところ、平均誤差は0.19cmであった。これは、実際に使用するのに十分な精度である。そして、推定した花穂領域の長さの推定精度が高ければ、境界位置Xpの推定精度も高いと考えられる。従って、上述した房づくり支援システム1により境界位置Xpをユーザに提示することで、ぶどうの房づくりを好適に支援することができる。
以上のように、本実施形態の房づくり支援システム1は、情報処理装置2の境界位置推定部41dが、ユーザ端末3の撮影部33によって撮影された画像P1上における複数の花穂5(花穂群5E)のうちの残すべき花穂5の範囲W1と切断すべき花穂5の範囲W2の境界である境界位置Xp(図3参照)を推定し、ユーザ端末3の表示部34に表示するよう構成されている。これにより、熟練者でなくとも、切断すべき花穂を知ることができ、ぶどうの房づくりを支援することが可能となっている。
なお、本発明は、以下の態様でも実施可能である。
2 :情報処理装置
3 :ユーザ端末
4 :通信回線
5 :花穂
5 :花穂群
6 :はさみ
20 :制御部
21 :記憶部
22 :通信部
23 :操作入力部
24 :モニタ
25 :システムバス
30 :制御部
31 :記憶部
32 :通信部
33 :撮影部
34 :表示部
40 :画像取得部
41 :画像処理部
41a :花穂領域検出部
41b :主軸特定部
41c :円形パーツ検出部
41c1 :検出部
41c2 :留め具検出部
41d :境界位置推定部
42 :出力画像生成部
50 :画像撮影部
51 :出力画像表示部
60 :留め具
A1 :花穂領域
A2 :凸包領域
A3 :はさみ領域
B :バウンディングボックス
G :房
H1 :残すべき花穂
H2 :切断すべき花穂
Lr :現実の目標長さ
Lp :画像上の目標長さ
M :花穂主軸
N1,N2 :交点
P1~P5 :画像
P6 :出力画像
S1 :画像取得工程
S2 :花穂領域検出工程
S3 :主軸特定工程
S4 :円形パーツ検出工程
S5 :境界位置推定工程
S6 :出力画像生成工程
W :作業者
W1 :範囲
W2 :範囲
Xp :現実の境界位置
Xr :画像上の境界位置
Claims (9)
- 情報処理装置であって、
花穂領域検出部と、主軸特定部と、円形パーツ検出部と、境界位置推定部とを備え、
前記花穂領域検出部は、画像に含まれるぶどうの複数の花穂の前記画像上における領域である花穂領域を検出し、
前記主軸特定部は、前記花穂領域の主軸である花穂主軸を特定し、
前記円形パーツ検出部は、前記画像に含まれる円形パーツを検出し、
前記境界位置推定部は、前記円形パーツの直径の実寸法と前記円形パーツの前記画像上の大きさとを用いてキャリブレーションを行うことにより、前記花穂主軸上において、前記画像上における前記複数の花穂のうちの残すべき花穂と切断すべき花穂の境界である境界位置を推定する、情報処理装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置であって、
前記円形パーツは前記ぶどうの花穂を切断するはさみの支点部分に設けられる円形の留め具であり、
前記円形パーツ検出部は、はさみ検出部と留め具検出部とを備えており、
前記はさみ検出部は、第1学習モデルに基づいて、前記画像上におけるはさみ領域を検出し、
前記留め具検出部は、前記第1学習モデルと異なる第2学習モデルに基づいて、前記はさみ領域から前記留め具の外接矩形領域を検出し、
前記境界位置推定部は、前記外接矩形領域の長辺の長さを前記留め具の大きさとする、情報処理装置。 - 請求項2に記載の情報処理装置であって、
前記花穂領域検出部は、前記第1学習モデルに基づいて前記花穂領域を検出する、情報処理装置。 - 請求項1~請求項3のいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記主軸特定部は、前記花穂領域の凸包を求めるとともに凸包領域の主軸を前記花穂主軸とし、
前記境界位置推定部は、前記花穂主軸と前記凸包領域の交点を基準として前記境界位置を推定する、情報処理装置。 - 請求項1~請求項4のいずれかに記載の情報処理装置であって、
出力画像生成部をさらに備え、
前記出力画像生成部は、前記境界位置を示す出力画像を生成する、情報処理装置。 - システムであって、
画像撮影部と、画像処理部とを備え、
前記画像撮影部は、ぶどうの複数の花穂及び円形パーツを含む画像を撮影し、
前記画像処理部は、花穂領域検出部と、主軸特定部と、円形パーツ検出部と、境界位置推定部とを備え、
前記花穂領域検出部は、前記画像に含まれる前記複数の花穂の前記画像上における領域である花穂領域を検出し、
前記主軸特定部は、前記花穂領域の主軸である花穂主軸を特定し、
前記円形パーツ検出部は、前記画像に含まれる前記円形パーツを検出し、
前記境界位置推定部は、前記円形パーツの直径の実寸法と前記円形パーツの前記画像上の大きさとを用いてキャリブレーションを行うことにより、前記花穂主軸上において、前記画像上における前記複数の花穂のうちの残すべき花穂と切断すべき花穂の境界である境界位置を推定する、システム。 - 請求項6に記載のシステムであって、
ユーザ端末と、情報処理装置とを備え、
前記ユーザ端末は、前記画像撮影部と、出力画像表示部を備え、
前記情報処理装置は、前記画像処理部と、出力画像生成部とを備えており、
前記出力画像生成部は、前記境界位置を示す出力画像を生成し、
前記出力画像表示部は、前記出力画像を表示する、システム。 - プログラムであって、
コンピュータに、花穂領域検出工程と、主軸特定工程と、円形パーツ検出工程と、境界位置推定工程とを実行させ、
前記花穂領域検出工程では、画像に含まれるぶどうの複数の花穂の前記画像上における領域である花穂領域を検出し、
前記主軸特定工程では、前記花穂領域の主軸である花穂主軸を特定し、
前記円形パーツ検出工程では、前記画像に含まれる円形パーツを検出し、
前記境界位置推定工程では、前記円形パーツの直径の実寸法と前記円形パーツの前記画像上の大きさとを用いてキャリブレーションを行うことにより、前記花穂主軸上において、前記画像上における前記複数の花穂のうちの残すべき花穂と切断すべき花穂の境界である境界位置を推定する、プログラム。 - 情報処理方法であって、
花穂領域検出工程と、主軸特定工程と、円形パーツ検出工程と、境界位置推定工程とを備え、
前記花穂領域検出工程では、画像に含まれるぶどうの複数の花穂の前記画像上における領域である花穂領域を検出し、
前記主軸特定工程では、前記花穂領域の主軸である花穂主軸を特定し、
前記円形パーツ検出工程では、前記画像に含まれる円形パーツを検出し、
前記境界位置推定工程では、前記円形パーツの直径の実寸法と前記円形パーツの前記画像上の大きさとを用いてキャリブレーションを行うことにより、前記花穂主軸上において、前記画像上における前記複数の花穂のうちの残すべき花穂と切断すべき花穂の境界である境界位置を推定する、情報処理方法。
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