JP7090516B2 - 灌水制御システム - Google Patents

Description

本発明は、栽培植物の葉を撮像する撮像部を備える灌水制御システムに関する。

上記のような灌水制御システムとして、例えば、特許文献１に記載のものが既に知られている。この灌水制御システムでは、撮像部（特許文献１では「撮影装置」）により取得された撮像画像に基づいて、栽培植物の葉の投影面積が算出される。

さらに、この灌水制御システムでは、最大投影面積に対する投影面積の比である投影面積比が算出される。そして、投影面積比が給液基準値を下回った場合、栽培植物に対して灌水（特許文献１では「給液」）が実行される。

葉の投影面積は、葉の張り度合いを示す指標の一つである。そのため、この灌水制御システムによれば、葉の張り度合いに応じて灌水を実行することができる。

特開２００７－３０６８４６号公報

上述の灌水制御システムにおいて、最大投影面積は、直近の灌水以降の投影面積の最大値である。即ち、この最大投影面積は、灌水の度に更新される。

ここで、灌水の度に葉の張り度合いが完全に回復すれば、最大投影面積は、常に、葉の張り度合いが完全に回復した状態における投影面積となる。即ち、この場合、最大投影面積は、常に一定の値となる。

従って、この場合、葉の張り度合いと投影面積比との対応関係は、灌水の度に変化せず、一定となる。そのため、灌水が実行されるときの葉の張り度合いは、灌水の度に変化せず、一定となる。

しかしながら、実際には、灌水によって葉の張り度合いが完全には回復しないことがある。即ち、灌水によって葉の張り度合いが回復したときの、葉の張り度合いのピーク値は、必ずしも一定ではない。そして、葉の張り度合いのピーク値が灌水毎に異なる場合、最大投影面積は、灌水の度に変化することとなる。

従って、実際には、葉の張り度合いと投影面積比との対応関係は、直近の灌水による葉の張り度合いのピーク値に応じて変化する。そのため、灌水が実行されるときの葉の張り度合いは、直近の灌水による葉の張り度合いのピーク値に応じて変化することとなる。

そのため、上述の灌水制御システムでは、適切なタイミングで灌水を実行させることができない。

例えば、葉の張り度合いが、完全に回復した状態に対して７０％となったときに灌水を実行させたい場合、管理者は、給液基準値を７０％に設定する。灌水の度に葉の張り度合いが完全に回復する場合には、灌水は、毎回、葉の張り度合いが７０％となったときに実行されることとなる。

しかしながら、灌水によって葉の張り度合いが９０％までしか回復しなかった場合、次回の灌水は、葉の張り度合いが６３％（９０％×７０％）となったときに実行されることとなる。即ち、この場合、葉の張り度合いが７０％となったときに灌水を実行させることができない。

本発明の目的は、適切なタイミングで灌水を実行させることが可能な灌水制御システムを提供することである。

本発明の特徴は、栽培植物の葉を撮像する撮像部と、前記撮像部により取得された撮像画像に基づいて、前記葉の張り度合いを示す値である張り指標値を算出する張り指標値算出部と、予め決められた時間帯または時刻である基準時における前記張り指標値に基づいて灌水基準値を算出する基準算出部と、前記張り指標値が前記灌水基準値を下回った場合に灌水指示信号を出力する灌水指示部と、を備え、前記灌水基準値が算出された後、灌水による前記葉の張り度合いの回復に応じた前記灌水基準値の更新が行われないことにある。

本発明であれば、灌水が実行されるときの葉の張り度合いは、灌水の度に変化せず、一定となる。これにより、適切なタイミングで灌水を実行させることが可能な灌水制御システムを実現できる。

さらに、本発明において、目標となる前記葉のしおれ度合いに相当する係数であるしおれ係数を設定するしおれ係数設定部を備え、前記張り指標値算出部は、前記撮像画像において前記葉が写っている領域である計測領域のうち、前記葉の占める領域の割合である被覆率を算出し、前記基準算出部は、前記基準時における前記被覆率である基準被覆率に前記しおれ係数を乗ずることによって前記灌水基準値を算出すると好適である。

被覆率は、葉の張り度合いを精度良く反映する。そのため、上記の構成によれば、葉の張り度合いに応じた灌水制御を、精度良く行うことができる。また、上記の構成によれば、目標となる葉のしおれ度合いまで葉がしおれたときに灌水が実行される構成を実現できる。

さらに、本発明において、前記灌水指示部により前記灌水指示信号が出力された後、前記張り指標値が前記灌水基準値を上回らなかった場合、前記灌水指示部は、追加で前記灌水指示信号を出力すると好適である。

この構成によれば、灌水が実行されたにもかかわらず、張り指標値が灌水基準値を上回らなかった場合には、追加の灌水が実行される。これにより、張り指標値が灌水基準値を上回る程度まで、葉の張り度合いが確実に回復する。

さらに、本発明において、前記撮像部は、前記栽培植物よりも上側に位置すると共に下方へ向けて俯瞰撮像を行うと好適である。

この構成によれば、葉の張り度合いの変化が、撮像画像内の葉の形状や大きさの変化に反映されやすい。これにより、撮像画像に基づいて、張り指標値を精度良く算出しやすくなる。

さらに、本発明において、前記基準時は、日の出直後の時間帯であると好適である。

一般に、葉の張り度合いは、日の出直後の時間帯に、完全に回復した状態となりやすい。そのため、上記の構成によれば、葉の張り度合いが完全に回復したときの張り指標値に基づいて灌水基準値を算出することができる。従って、葉の張り度合いが完全に回復した状態を基準にして灌水基準値を算出することが可能となる。

さらに、本発明において、前記撮像部は、前記時間帯における複数の時刻で前記撮像画像を取得し、前記張り指標値算出部は、前記時間帯において取得された複数の前記撮像画像に基づいて、前記時間帯における複数の前記張り指標値を算出し、前記灌水基準値は、前記複数の張り指標値に基づいて算出されると好適である。

撮像部が撮像画像を取得する際に、栽培植物が大きく揺れる等、何らかの突発的な事象が起こった場合、その撮像画像に基づいて算出された張り指標値は、実際の葉の張り度合いとは乖離した値となってしまう。そして、そのような張り指標値に基づいて灌水基準値が算出されると、灌水基準値が不適切な値となってしまう。

ここで、上記の構成によれば、複数の時刻で取得された撮像画像のうちに、何らかの突発的な事象が起こった際の撮像画像が含まれている場合、その撮像画像に基づいて算出された張り指標値は、外れ値として除外することができる。そのため、上記の構成によれば、１つの撮像画像に基づいて灌水基準値が算出される構成に比べて、算出される灌水基準値が適切な値になりやすい。

園芸施設の内部全体を示す平面図である。 園芸施設の内部全体を示す側面図である。 園芸施設の群落撮像領域の撮像を示す平面図である。 園芸施設の群落撮像領域の撮像を示す側面図である。 灌水制御システムの構成を示すブロック図である。 被覆率を示す平面図である。 被覆率の推移の一例を示す図である。 動きベクトルの算出方法を示す図である。 積算変位量の推移の一例を示す図である。 栽培管理作業が行われた場合の被覆率の推移の一例を示す図である。 栽培管理作業が行われた場合の被覆率の推移の一例を示す図である。 栽培管理作業が行われた場合の被覆率の推移の一例を示す図である。

〔園芸施設の構成〕
本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。本実施形態では、図１に示されているような園芸施設１に、栽培植物を植えるための畝Ａ１～Ａ８が縦横に並ぶ状態で設けられている。夫々の畝Ａの間は栽培植物の管理者が通行可能な通路となっている。園芸施設１は、例えばビニールハウスであったり、太陽光利用型の植物工場であったりする。

夫々の畝Ａは、例えば無孔性親水性フィルムで構成される。そして、夫々の畝Ａに、栽培植物として、例えばトマトが植えられる。図１及び図２に示されるように、園芸施設１の内部のうち、栽培植物が植えられる畝Ａの上方に、第１カメラＣａ１（本発明に係る「撮像部」に相当）、第２カメラＣａ２、第３カメラＣａ３、第４カメラＣａ４（本発明に係る「撮像部」に相当）、第５カメラＣａ５、第６カメラＣａ６が天井から吊り下げられた状態で備えられている。尚、これらのカメラは、何れも、定点カメラＣａである。

夫々の定点カメラＣａは、例えばＣＣＤ素子やＣＭＯＳ素子を有し、肉眼で視覚可能な可視光を撮像可能なように構成される。そして、夫々の定点カメラＣａは、栽培植物の葉を、所定の時間間隔Ｔｓ毎に撮像する。これにより、夫々の定点カメラＣａは、撮像画像Ｖを経時的に取得する。

また、夫々の定点カメラＣａは、回転自在に構成されている。これにより、夫々の定点カメラＣａの撮像アングルは変更可能である。なお、定点カメラＣａの数は適宜変更可能である。

図示はされていないが、他にも、園芸施設１に、環境センサ、側窓、遮光カーテン、ヒートポンプ式の空調設備等が備えられている。破線Ｇｈは、栽培植物の草丈が最大高さとなる基準位置であり、破線Ｇｈの高さ付近から、栽培植物の茎を誘引するための誘引紐が垂下する。

夫々の定点カメラＣａは、破線Ｇｈよりも高い位置に設けられている。第１カメラＣａ１及び第４カメラＣａ４は、第２カメラＣａ２、第３カメラＣａ３、第５カメラＣａ５、第６カメラＣａ６よりも園芸施設１の中央側寄りに設けられている。また、第１カメラＣａ１及び第４カメラＣａ４は、第２カメラＣａ２、第３カメラＣａ３、第５カメラＣａ５、第６カメラＣａ６よりも高い位置に設けられている。

図３及び図４に示すように、第１カメラＣａ１は、畝Ａ２の長手方向の端部のうち、園芸施設１の壁際に位置する側の端部の群落撮像領域Ｐ１の真上に設けられている。第１カメラＣａ１は、群落撮像領域Ｐ１の栽培植物を真上から平面視で撮像する。

また、図３及び図４に示されていないが、第４カメラＣａ４（図１及び図２を参照）は、畝Ａ６の長手方向の端部のうち、園芸施設１の壁際に位置する側の端部の群落撮像領域Ｐ２の真上に設けられている。第４カメラＣａ４は、群落撮像領域Ｐ２の栽培植物を真上から平面視で撮像する。

このように、第１カメラＣａ１及び第４カメラＣａ４は、栽培植物よりも上側に位置すると共に下方へ向けて俯瞰撮像を行う。

図３及び図４に示されるように、第５カメラＣａ５及び第６カメラＣａ６が園芸施設１の壁際に設けられている。第５カメラＣａ５及び第６カメラＣａ６は、上述の群落撮像領域Ｐ２を、園芸施設１の壁際から撮像する。第５カメラＣａ５及び第６カメラＣａ６による撮像によって取得される撮像画像Ｖは、群落撮像領域Ｐ２における栽培植物の斜視図となる。

また、第２カメラＣａ２及び第３カメラＣａ３は、園芸施設１の壁際のうち、第５カメラＣａ５及び第６カメラＣａ６の位置する側と反対側の壁際に設けられている（図１及び図２参照）。図示はされていないが、第２カメラＣａ２及び第３カメラＣａ３は、上述の群落撮像領域Ｐ１を、園芸施設１の壁際から撮像する。第２カメラＣａ２及び第３カメラＣａ３による撮像によって取得される撮像画像Ｖは、群落撮像領域Ｐ１における栽培植物の斜視図となる。

第２カメラＣａ２、第３カメラＣａ３、第５カメラＣａ５、第６カメラＣａ６は、アングルを変更して、複数の畝Ａに亘る栽培植物が撮像画像Ｖに収まるように撮像を行うことも可能である。例えば、第２カメラＣａ２及び第３カメラＣａ３のアングルが水平方向に変更されると、一群の畝Ａ１～Ａ４が第２カメラＣａ２及び第３カメラＣａ３によって撮像可能となる。同様に、第５カメラＣａ５及び第６カメラＣａ６のアングルが水平方向に変更されると、一群の畝Ａ５～Ａ８が第５カメラＣａ５及び第６カメラＣａ６によって撮像可能となる。

このように、群落撮像領域Ｐ１の栽培植物は、第１カメラＣａ１、第２カメラＣａ２、第３カメラＣａ３によって三方向から撮像される。また、群落撮像領域Ｐ２の栽培植物は、第４カメラＣａ４、第５カメラＣａ５、第６カメラＣａ６によって三方向から撮像される。

〔灌水制御システムの構成〕
図５に示すように、本実施形態における灌水制御システムＳは、入力装置２、警告部３、管理コンピュータ４を備えている。また、園芸施設１は、灌水制御システムＳに含まれている。

園芸施設１は、灌水装置１１及び灌水制御部１２を有している。また、管理コンピュータ４は、しおれ係数設定部４１、基準算出部４２、被覆率算出部４３（本発明に係る「張り指標値算出部」に相当）、基準被覆率設定部４４、ベクトル算出部４５、灌水指示部４６、修正部５を有している。また、修正部５は、修正実行部５１及び修正判定部５２を有している。

〔被覆率に基づく灌水制御について〕
図５に示すように、第１カメラＣａ１により所定の時間間隔Ｔｓ毎に取得された撮像画像Ｖは、被覆率算出部４３へ送られる。被覆率算出部４３は、受け取った撮像画像Ｖに基づいて、被覆率Ｂｒを経時的に算出する。

尚、被覆率Ｂｒとは、撮像画像Ｖにおいて葉が写っている領域である計測領域Ｂのうち、葉の占める領域の割合である。また、被覆率Ｂｒは、葉の張り度合いを示す値である。即ち、被覆率Ｂｒは、本発明に係る「張り指標値」に相当する。

被覆率Ｂｒの算出について詳述すると、図６に示すように、被覆率算出部４３は、撮像画像Ｖの色情報等に基づいて、撮像画像Ｖにおける枝葉や茎の領域を判定する。この領域は、栽培植物の繁茂領域、即ち被覆領域として判定される。

尚、枝葉や茎の領域の判定は、ＲＧＢデータに基づいて行われるものであっても良いし、ＹＵＶデータに基づいて行われるものであっても良い。但し、本実施形態では、天候や時間帯の変化に伴う明暗の変化に対応するため、枝葉や茎の領域の判定は、ＹＵＶデータに基づいて行われるのが望ましい。

そして、被覆領域の判定に基づいて、撮像画像Ｖのうち、栽培植物の位置する範囲が設定される。図６に示されるように、栽培植物の枝葉が写っている領域として四辺で囲まれた範囲が設定され、この四辺で囲まれた範囲が計測領域Ｂとして設定されて、計測領域Ｂの面積Ｂｓが算出される。面積Ｂｓの算出は、撮像画像Ｖのうち、計測領域Ｂのドット（撮像画像Ｖにおける画素の最小単位）の数を数えることで可能である。

また、被覆領域のドットの数を数えることによって、葉面積Ｂ１の算出が可能である。そして、下記の数式によって、面積Ｂｓに対する葉面積Ｂ１の割合が、被覆率Ｂｒとして算出される。

被覆率Ｂｒ＝葉面積Ｂ１／面積Ｂｓ

尚、計測領域Ｂの面積Ｂｓは、時間の経過に伴って葉がしおれ、枝葉の写っている領域が次第に狭まる場合であっても、葉がしおれ始める前の面積Ｂｓで固定されるのが望ましい。つまり、面積Ｂｓは、経時的に取得される複数の撮像画像Ｖのうち、最初の撮像画像Ｖに基づいて算出された面積Ｂｓのまま固定されると共に、時間の経過に伴って葉面積Ｂ１だけが変化する構成が望ましい。

図５に示すように、被覆率算出部４３により経時的に算出された被覆率Ｂｒは、灌水指示部４６及び基準被覆率設定部４４へ送られる。基準被覆率設定部４４は、基準時における被覆率Ｂｒを基準被覆率ＳＴとして設定する。

詳述すると、本実施形態において、上記の基準時は、日の出直後の時間帯である。また、上述の通り、第１カメラＣａ１は、撮像画像Ｖを所定の時間間隔Ｔｓ毎に取得する。即ち、第１カメラＣａ１は、日の出直後の時間帯において、複数の時刻で撮像画像Ｖを取得する。これにより、第１カメラＣａ１によって、日の出直後の時間帯における複数の撮像画像Ｖが取得される。

被覆率算出部４３は、日の出直後の時間帯において取得された複数の撮像画像Ｖに基づいて、複数の被覆率Ｂｒを算出する。そして、基準被覆率設定部４４は、この複数の被覆率Ｂｒの９０パーセンタイル値を、基準被覆率ＳＴとして設定する。

尚、本発明はこれに限定されず、基準被覆率設定部４４は、上記複数の被覆率Ｂｒの９０パーセンタイル値以外の値を、基準被覆率ＳＴとして設定するように構成されていても良い。例えば、基準被覆率設定部４４は、上記複数の被覆率Ｂｒのうちの最大値を基準被覆率ＳＴとして設定するように構成されていても良い。また、基準被覆率設定部４４は、上記複数の被覆率Ｂｒの平均値を基準被覆率ＳＴとして設定するように構成されていても良い。

図５に示すように、基準被覆率設定部４４により設定された基準被覆率ＳＴは、基準算出部４２へ送られる。

また、管理者は、入力装置２を介して、しおれ係数を入力することができる。尚、しおれ係数とは、目標となる葉のしおれ度合いに相当する係数である。

入力装置２に入力されたしおれ係数は、しおれ係数設定部４１に送られる。そして、しおれ係数設定部４１は、管理者の入力内容に従って、しおれ係数を設定する。設定されたしおれ係数は、基準算出部４２へ送られる。

基準算出部４２は、基準被覆率設定部４４から受け取った基準被覆率ＳＴと、しおれ係数設定部４１から受け取ったしおれ係数と、に基づいて、灌水基準値ＴＨを算出する。より具体的には、基準算出部４２は、基準被覆率ＳＴにしおれ係数を乗ずることによって灌水基準値ＴＨを算出する。

このように、基準算出部４２は、基準被覆率ＳＴに基づいて灌水基準値ＴＨを算出する。また、基準被覆率ＳＴは、日の出直後の時間帯における複数の被覆率Ｂｒに基づいている。即ち、灌水基準値ＴＨは、日の出直後の時間帯における複数の被覆率Ｂｒに基づいて算出される。

算出された灌水基準値ＴＨは、灌水指示部４６へ送られる。

灌水指示部４６は、被覆率算出部４３から受け取った被覆率Ｂｒと、基準算出部４２から受け取った灌水基準値ＴＨと、に基づいて、被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回っているか否かを判定する。そして、被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回った場合、灌水指示部４６は、灌水指示信号を出力する。

また、灌水指示部４６により灌水指示信号が出力された後、被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを上回らなかった場合、灌水指示部４６は、追加で灌水指示信号を出力する。

出力された灌水指示信号は、灌水制御部１２へ送られる。灌水制御部１２は、灌水指示部４６から受け取った灌水指示信号に応じて、灌水装置１１を制御する。これにより、灌水装置１１による灌水が実行される。

以上で説明した構成により、図７に示すように、被覆率Ｂｒは基本的に以下の通りに推移する。即ち、まず、時間の経過に伴って葉のしおれが進行する。これにより、被覆率Ｂｒは時間の経過に伴って減少する。

被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回り、灌水が実行されると、葉の張り度合いが回復する。これにより、被覆率Ｂｒは増加する。

その後は、時間の経過に伴う葉のしおれの進行と、灌水による葉の張り度合いの回復と、を繰り返す。これにより、被覆率Ｂｒは、減少と増加とを交互に繰り返す。

図７に示す例では、灌水指示部４６により灌水指示信号が出力されたタイミングが、上向き矢印によって示されている。この例では、時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３、時刻ｔ４、時刻ｔ５のそれぞれにおいて、灌水指示信号が出力されている。

ここで、時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ５においては、被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回ったため、灌水指示部４６により灌水指示信号が出力されている。これにより灌水が実行された結果、被覆率Ｂｒは、灌水基準値ＴＨを上回っている。

しかしながら、時刻ｔ３においては、時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ５と同様に灌水指示信号が出力されたにもかかわらず、その後の時刻ｔ４まで、被覆率Ｂｒは灌水基準値ＴＨを上回っていない。

そのため、時刻ｔ４において、灌水指示部４６は、追加で灌水指示信号を出力している。これにより、被覆率Ｂｒは、灌水基準値ＴＨを上回っている。

以上で説明した通り、第１カメラＣａ１により取得された撮像画像Ｖに基づいて、被覆率Ｂｒが算出される。そして、その被覆率Ｂｒに基づいて、灌水制御が行われる。

ここで、図５に示すように、第１カメラＣａ１により取得された撮像画像Ｖと同様に、第４カメラＣａ４により取得された撮像画像Ｖも、被覆率算出部４３へ送られる。そして、以上の説明と同様に、被覆率Ｂｒが算出されると共に、灌水制御が行われる。

即ち、以上の説明における第１カメラＣａ１に関する記載は、第４カメラＣａ４にも同様に当てはまる。

また、本実施形態においては、第１カメラＣａ１により取得された撮像画像Ｖに基づいて、畝Ａ２における灌水制御が行われる。また、第４カメラＣａ４により取得された撮像画像Ｖに基づいて、畝Ａ６における灌水制御が行われる。

しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、第１カメラＣａ１により取得された撮像画像Ｖに基づいて、畝Ａ１～Ａ４における灌水制御が行われると共に、第４カメラＣａ４により取得された撮像画像Ｖに基づいて、畝Ａ５～Ａ８における灌水制御が行われるように構成されていても良い。また、第１カメラＣａ１により取得された撮像画像Ｖと、第４カメラＣａ４により取得された撮像画像Ｖと、の総合的な被覆率Ｂｒが算出されると共に、畝Ａ１～Ａ８における灌水制御が行われるように構成されていても良い。

〔動きベクトルに基づく灌水制御について〕
図５に示すように、第２カメラＣａ２により所定の時間間隔Ｔｓ毎に取得された撮像画像Ｖは、ベクトル算出部４５へ送られる。ベクトル算出部４５は、受け取った撮像画像Ｖに基づいて、動きベクトルＵを経時的に算出する。

尚、動きベクトルＵとは、栽培植物の葉の変位に対応するベクトルである。

動きベクトルＵの算出について詳述すると、図８に示すように、ベクトル算出部４５は、時系列順で連続する２つの撮像画像Ｖを比較し、葉の変位を検出する。そして、この変位に対応するベクトルを、動きベクトルＵとして算出する。

さらに、ベクトル算出部４５は、動きベクトルＵに基づいて、鉛直方向変位量Ｕａを算出する。鉛直方向変位量Ｕａとは、鉛直方向における葉の変位量である。本実施形態においては、葉が下方へ変位したときの鉛直方向変位量Ｕａは正の値であり、葉が上方へ変位したときの鉛直方向変位量Ｕａは負の値である。

算出された鉛直方向変位量Ｕａは、経時的に灌水指示部４６へ送られる。

灌水指示部４６は、ベクトル算出部４５から経時的に送られる鉛直方向変位量Ｕａを、順次積算する。これにより、鉛直方向変位量Ｕａの積算値である積算変位量ＩＵが算出される。

灌水指示部４６は、積算変位量ＩＵが所定の閾値Ｗを上回っているか否かを判定する。そして、積算変位量ＩＵが所定の閾値Ｗを上回った場合、灌水指示部４６は、灌水指示信号を出力する。

以上で説明した構成により、図９に示すように、積算変位量ＩＵは以下の通りに推移する。即ち、まず、時間の経過に伴って葉のしおれが進行する。これにより、積算変位量ＩＵは時間の経過に伴って増加する。

積算変位量ＩＵが所定の閾値Ｗを上回り、灌水が実行されると、葉の張り度合いが回復する。これにより、積算変位量ＩＵは減少する。

その後は、時間の経過に伴う葉のしおれの進行と、灌水による葉の張り度合いの回復と、を繰り返す。これにより、積算変位量ＩＵは、増加と減少とを交互に繰り返す。

図９に示す例では、灌水指示部４６により灌水指示信号が出力されたタイミングが、下向き矢印によって示されている。この例では、時刻ｔ６、時刻ｔ７、時刻ｔ８、時刻ｔ９、時刻ｔ１０のそれぞれにおいて、灌水指示信号が出力されている。

以上で説明した通り、第２カメラＣａ２により取得された撮像画像Ｖに基づいて、積算変位量ＩＵが算出される。そして、その積算変位量ＩＵに基づいて、灌水制御が行われる。

ここで、図５に示すように、第２カメラＣａ２により取得された撮像画像Ｖと同様に、第３カメラＣａ３、第５カメラＣａ５、第６カメラＣａ６により取得された撮像画像Ｖも、ベクトル算出部４５へ送られる。そして、以上の説明と同様に、積算変位量ＩＵが算出されると共に、灌水制御が行われる。

即ち、以上の説明における第２カメラＣａ２に関する記載は、第３カメラＣａ３、第５カメラＣａ５、第６カメラＣａ６にも同様に当てはまる。

また、本実施形態においては、第２カメラＣａ２及び第３カメラＣａ３により取得された撮像画像Ｖに基づいて、畝Ａ２における灌水制御が行われる。また、第５カメラＣａ５及び第６カメラＣａ６により取得された撮像画像Ｖに基づいて、畝Ａ６における灌水制御が行われる。

しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、第２カメラＣａ２及び第３カメラＣａ３により取得された撮像画像Ｖに基づいて、畝Ａ１～Ａ４における灌水制御が行われると共に、第５カメラＣａ５及び第６カメラＣａ６により取得された撮像画像Ｖに基づいて、畝Ａ５～Ａ８における灌水制御が行われるように構成されていても良い。また、第２カメラＣａ２、第３カメラＣａ３、第５カメラＣａ５、第６カメラＣａ６により取得された撮像画像Ｖに基づいて、総合的な積算変位量ＩＵが算出されると共に、畝Ａ１～Ａ８における灌水制御が行われるように構成されていても良い。

また、以上で説明した通り、本実施形態においては、被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回った場合、灌水指示信号が出力される。また、積算変位量ＩＵが所定の閾値Ｗを上回った場合にも、灌水指示信号が出力される。

即ち、本実施形態においては、「被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回った」、「積算変位量ＩＵが所定の閾値Ｗを上回った」の２つの条件のうち何れかが満たされた場合に、灌水指示信号が出力される。そして、被覆率Ｂｒと積算変位量ＩＵとは、互いに独立して扱われる。

しかしながら、本発明はこれに限定されず、被覆率Ｂｒと積算変位量ＩＵとの組み合わせに基づいて、灌水指示信号を出力するか否かを判定する構成であっても良い。また、被覆率Ｂｒと積算変位量ＩＵとのうち、被覆率Ｂｒのみに基づいて灌水指示信号を出力するか否かを判定する構成であっても良いし、積算変位量ＩＵのみに基づいて灌水指示信号を出力するか否かを判定する構成であっても良い。

〔灌水基準値の再算出について〕
園芸施設１においては、管理者によって、つる下ろし、誘引、摘葉、収穫等の栽培管理作業が行われる。そして、栽培管理作業が行われた場合、栽培植物の姿勢や葉の位置等が変化する。これにより、第１カメラＣａ１及び第４カメラＣａ４によって取得される撮像画像Ｖにおける葉面積Ｂ１が急激に変化しやすい。撮像画像Ｖにおける葉面積Ｂ１が急激に変化すると、被覆率Ｂｒが急激に変化する。

このとき、被覆率Ｂｒが急増した場合、栽培管理作業前の栽培植物の状態に基づいて算出された灌水基準値ＴＨは、栽培管理作業後においては低すぎる値となる。

逆に、このとき、被覆率Ｂｒが急減した場合、栽培管理作業前の栽培植物の状態に基づいて算出された灌水基準値ＴＨは、栽培管理作業後においては高すぎる値となる。

そのため、本実施形態では、被覆率Ｂｒが急激に変化した場合、灌水基準値ＴＨが再算出されるように構成されている。以下では、灌水基準値ＴＨの再算出について説明する。

図５に示すように、被覆率算出部４３により経時的に算出された被覆率Ｂｒは、修正部５へ送られる。また、基準被覆率設定部４４により設定された基準被覆率ＳＴは、修正判定部５２へ送られる。また、基準算出部４２により算出された灌水基準値ＴＨは、修正判定部５２へ送られる。

また、灌水指示部４６が灌水指示信号を出力した場合、灌水指示部４６から、所定の信号が修正判定部５２へ送られる。この所定の信号は、灌水が実行されたことを示す信号である。

そして、修正判定部５２は、被覆率Ｂｒ、基準被覆率ＳＴ、灌水基準値ＴＨ、及び、灌水指示部４６からの上記所定の信号に基づいて、被覆率Ｂｒが所定の条件を満たしたか否かを判定する。

本実施形態において、上記所定の条件は、「被覆率Ｂｒが基準被覆率ＳＴを上回った」という条件、及び、「被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回った後、所定回数の灌水が実行されても被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを上回らなかった」という条件である。

尚、以下では、「被覆率Ｂｒが基準被覆率ＳＴを上回った」という条件を、第１条件と呼称する。また、「被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回った後、所定回数の灌水が実行されても被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを上回らなかった」という条件を、第２条件と呼称する。

本実施形態では、第２条件における「所定回数」は３回である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、第２条件における「所定回数」は、例えば２回など、３回以外のいかなる回数であっても良い。

第１条件または第２条件のうち何れかが満たされた場合、修正判定部５２は、修正指示信号を修正実行部５１へ送る。修正実行部５１は、修正指示信号を受け取ると、基準被覆率設定部４４により設定されている基準被覆率ＳＴを修正する。

詳述すると、被覆率Ｂｒが第１条件または第２条件を満たした場合、修正判定部５２は、灌水指示部４６へ信号を送り、灌水指示部４６に灌水指示信号を出力させる。これにより、灌水が実行される。そして、修正実行部５１は、この灌水の実行時点から所定時間Ｔｉ内における被覆率Ｂｒに基づいて基準被覆率ＳＴを修正する。より具体的には、修正実行部５１は、この灌水の実行時点から所定時間Ｔｉ内における被覆率Ｂｒの９０パーセンタイル値で基準被覆率ＳＴを置き換えることにより、基準被覆率ＳＴを修正する。

修正後の基準被覆率ＳＴは、基準算出部４２へ送られる。

修正実行部５１によって基準被覆率ＳＴが修正された場合、基準算出部４２は、修正後の基準被覆率ＳＴに基づいて灌水基準値ＴＨを再算出する。より具体的には、基準算出部４２は、修正後の基準被覆率ＳＴにしおれ係数を乗ずることによって、灌水基準値ＴＨを再算出する。

例えば、図１０に示す例では、灌水指示部４６により灌水指示信号が出力されたタイミングが、上向き矢印によって示されている。この例では、時刻ｔ１１で灌水が実行された後、時刻ｔ１２で栽培管理作業が行われることによって被覆率Ｂｒが急増している。

その後、被覆率Ｂｒは基準被覆率ＳＴを上回っている。これにより、上述の第１条件が満たされたため、修正判定部５２は、灌水指示部４６へ信号を送り、灌水指示部４６に灌水指示信号を出力させる。これにより、時刻ｔ１３において灌水が実行される。

そして、修正実行部５１は、時刻ｔ１３の灌水の実行時点から所定時間Ｔｉ内における被覆率Ｂｒの９０パーセンタイル値で基準被覆率ＳＴを置き換えることにより、時刻ｔ１５に、基準被覆率ＳＴを修正する。これにより、基準被覆率ＳＴは上昇する。

尚、図１０に示すように、この所定時間Ｔｉ内における被覆率Ｂｒの最大値は、時刻ｔ１４における値である。

そして、修正後の基準被覆率ＳＴは、基準算出部４２へ送られる。基準算出部４２は、修正後の基準被覆率ＳＴに基づいて灌水基準値ＴＨを再算出する。これにより、灌水基準値ＴＨは上昇する。

また、図１１に示す例では、灌水指示部４６により灌水指示信号が出力されたタイミングが、上向き矢印によって示されている。この例では、時刻ｔ２１で灌水が実行された後、時刻ｔ２２で栽培管理作業が行われることによって被覆率Ｂｒが急減している。これにより、被覆率Ｂｒは灌水基準値ＴＨを下回っている。

そして、被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回ったため、時刻ｔ２３に、灌水指示部４６により灌水指示信号が出力されている。

しかしながら、その後、被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを上回らないことから、灌水指示部４６は、時刻ｔ２４及び時刻ｔ２５において、追加で灌水指示信号を出力している。そして、時刻ｔ２５における灌水後も、被覆率Ｂｒは灌水基準値ＴＨを上回っていない。

ここで、時刻ｔ２５における灌水は、被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回った後における３回目の灌水である。そのため、上述の第２条件が満たされたこととなる。従って、修正判定部５２は、灌水指示部４６へ信号を送り、灌水指示部４６に灌水指示信号を出力させる。これにより、時刻ｔ２６において灌水が実行される。

そして、修正実行部５１は、時刻ｔ２６の灌水の実行時点から所定時間Ｔｉ内における被覆率Ｂｒの９０パーセンタイル値で基準被覆率ＳＴを置き換えることにより、時刻ｔ２８に、基準被覆率ＳＴを修正する。これにより、基準被覆率ＳＴは低下する。

尚、図１１に示すように、この所定時間Ｔｉ内における被覆率Ｂｒの最大値は、時刻ｔ２７における値である。

そして、修正後の基準被覆率ＳＴは、基準算出部４２へ送られる。基準算出部４２は、修正後の基準被覆率ＳＴに基づいて灌水基準値ＴＨを再算出する。これにより、灌水基準値ＴＨは低下する。

また、図１２に示す例では、灌水指示部４６により灌水指示信号が出力されたタイミングが、上向き矢印によって示されている。この例では、時刻ｔ３１で灌水が実行された後、時刻ｔ３２で栽培管理作業が行われることによって被覆率Ｂｒが急減している。ただし、このときの被覆率Ｂｒの減少幅は、図１１に示す例における時刻ｔ２２での減少幅に比べて小さい。

その後、上述の第１条件及び第２条件は何れも満たされていない。そのため、この例においては、基準被覆率ＳＴは修正されない。また、灌水基準値ＴＨの再算出は行われない。

ところで、基本的に、栽培植物のしおれは夜間には進行しない。従って、夜間には灌水は不要である。

そのため、本実施形態においては、夜間、灌水指示部４６が灌水指示信号を出力しないように構成されている。尚、灌水指示部４６が灌水指示信号を出力しない時間帯は、管理者によって設定可能である。

この構成により、夜間に、栽培管理作業が行われることによって被覆率Ｂｒが基準被覆率ＳＴを上回っても、灌水指示部４６は灌水指示信号を出力しない。また、夜間に、栽培管理作業が行われることによって被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回っても、灌水指示部４６は灌水指示信号を出力しない。

これにより、夜間に不要な灌水が実行される事態を回避できる。

〔警告部について〕
本実施形態では、被覆率Ｂｒが急激に変化した場合、警告部３が警告を発するように構成されている。以下では、警告部３による警告について説明する。

上述の通り、修正判定部５２は、被覆率Ｂｒが第１条件または第２条件を満たしたか否かを判定する。第１条件または第２条件のうち何れかが満たされた場合、図５に示すように、修正判定部５２は、警告指示信号を警告部３へ送る。警告部３は、警告指示信号を受け取ると、灌水基準値ＴＨの再算出が必要である旨の警告を発する。

本実施形態において、警告部３は、警告音声を発するスピーカーである。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、警告部３は、警告表示を行うディスプレイであっても良いし、ランプ等であっても良い。

尚、上述の通り、本実施形態においては、灌水基準値ＴＨの再算出は自動で行われる。

例えば、図１０に示す例では、上述の通り、時刻ｔ１２で栽培管理作業が行われた結果、第１条件が満たされている。このとき、修正判定部５２は、警告指示信号を警告部３へ送る。警告部３は、警告指示信号を受け取ると、灌水基準値ＴＨの再算出が必要である旨の警告を発する。

また、図１１に示す例では、上述の通り、時刻ｔ２２で栽培管理作業が行われた結果、第２条件が満たされている。このとき、修正判定部５２は、警告指示信号を警告部３へ送る。警告部３は、警告指示信号を受け取ると、灌水基準値ＴＨの再算出が必要である旨の警告を発する。

以上で説明した構成によれば、図７に示すように、灌水が実行されるときの葉の張り度合いは、灌水の度に変化せず、一定となる。これにより、適切なタイミングで灌水を実行させることが可能な灌水制御システムＳを実現できる。

尚、以上に記載した実施形態は一例に過ぎないのであり、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。

〔その他の実施形態〕
（１）入力装置２を介して入力される内容は、収穫物の収量と甘味との何れを重視するか、という内容であっても良い。この場合にも、しおれ係数設定部４１は、管理者の入力内容に従って、しおれ係数を設定する。

（２）上記実施形態においては、図６に示すように、撮像画像Ｖのうちの一部が計測領域Ｂとして設定される。しかしながら、本発明はこれに限定されず、撮像画像Ｖの全体が計測領域Ｂとして設定されても良い。

（３）上記実施形態においては、基準時における被覆率Ｂｒに基づいて灌水基準値ＴＨが算出されると共に、被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを下回った場合に灌水指示信号が出力される。しかしながら、本発明はこれに限定されず、基準時における葉面積Ｂ１に基づいて灌水基準値ＴＨが算出されると共に、葉面積Ｂ１が灌水基準値ＴＨを下回った場合に灌水指示信号が出力される構成であっても良い。この場合、葉面積Ｂ１は、本発明に係る「張り指標値」に相当する。また、この場合、葉面積Ｂ１を算出する部材は、本発明に係る「張り指標値算出部」に相当する。

（４）被覆率Ｂｒが急減した場合に、園芸施設１の遮光カーテンが自動的に閉められるように構成されていても良い。

（５）修正部５は設けられていなくても良い。この場合、灌水基準値ＴＨの再算出は、管理者による手動操作によって行われても良い。尚、管理者は、警告部３の発する警告により、灌水基準値ＴＨの再算出が必要であることを認識することができる。

（６）灌水基準値ＴＨは、日の出直後の時間帯における１つの撮像画像Ｖに基づいて算出されても良い。

（７）基準被覆率設定部４４は、基準時における被覆率Ｂｒを基準被覆率ＳＴとして設定する。そして、上記実施形態において、この基準時は、日の出直後の時間帯である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、この基準時は、日の出直後の時間帯以外の時間帯であっても良い。また、この基準時は、時間帯ではなく時刻であっても良い。

（８）第１カメラＣａ１及び第４カメラＣａ４は、栽培植物の上端よりも下側に位置していても良い。

（９）灌水指示部４６は、灌水指示信号の出力後に被覆率Ｂｒが灌水基準値ＴＨを上回らなかった場合に追加で灌水指示信号を出力しないように構成されていても良い。

（１０）しおれ係数設定部４１は設けられていなくても良い。

（１１）入力装置２は設けられていなくても良い。

（１２）第２カメラＣａ２は設けられていなくても良い。

（１３）第３カメラＣａ３は設けられていなくても良い。

（１４）第５カメラＣａ５は設けられていなくても良い。

（１５）第６カメラＣａ６は設けられていなくても良い。

（１６）警告部３は設けられていなくても良い。

（１７）基準被覆率設定部４４は設けられていなくても良い。その場合、基準算出部４２は、基準時における被覆率Ｂｒを灌水制御システムＳの外部から取得すると共に、取得した基準時における被覆率Ｂｒに基づいて灌水基準値ＴＨを算出するように構成されていても良い。

（１８）ベクトル算出部４５は設けられていなくても良い。

本発明は、栽培植物の葉を撮像する撮像部を備える灌水制御システムに利用可能である。

４１ しおれ係数設定部
４２ 基準算出部
４３ 被覆率算出部（張り指標値算出部）
４６ 灌水指示部
Ｂ 計測領域
Ｂｒ 被覆率（張り指標値）
Ｃａ１ 第１カメラ（撮像部）
Ｃａ４ 第４カメラ（撮像部）
Ｓ 灌水制御システム
ＳＴ 基準被覆率
ＴＨ 灌水基準値
Ｖ 撮像画像

Claims (6)

1. 栽培植物の葉を撮像する撮像部と、
   前記撮像部により取得された撮像画像に基づいて、前記葉の張り度合いを示す値である張り指標値を算出する張り指標値算出部と、
   予め決められた時間帯または時刻である基準時における前記張り指標値に基づいて灌水基準値を算出する基準算出部と、
   前記張り指標値が前記灌水基準値を下回った場合に灌水指示信号を出力する灌水指示部と、を備え、
   前記灌水基準値が算出された後、灌水による前記葉の張り度合いの回復に応じた前記灌水基準値の更新が行われない灌水制御システム。
2. 目標となる前記葉のしおれ度合いに相当する係数であるしおれ係数を設定するしおれ係数設定部を備え、
   前記張り指標値算出部は、前記撮像画像において前記葉が写っている領域である計測領域のうち、前記葉の占める領域の割合である被覆率を算出し、
   前記基準算出部は、前記基準時における前記被覆率である基準被覆率に前記しおれ係数を乗ずることによって前記灌水基準値を算出する請求項１に記載の灌水制御システム。
3. 前記灌水指示部により前記灌水指示信号が出力された後、前記張り指標値が前記灌水基準値を上回らなかった場合、前記灌水指示部は、追加で前記灌水指示信号を出力する請求項１または２に記載の灌水制御システム。
4. 前記撮像部は、前記栽培植物よりも上側に位置すると共に下方へ向けて俯瞰撮像を行う請求項１から３の何れか一項に記載の灌水制御システム。
5. 前記基準時は、日の出直後の時間帯である請求項１から４の何れか一項に記載の灌水制御システム。
6. 前記撮像部は、前記時間帯における複数の時刻で前記撮像画像を取得し、
   前記張り指標値算出部は、前記時間帯において取得された複数の前記撮像画像に基づいて、前記時間帯における複数の前記張り指標値を算出し、
   前記灌水基準値は、前記複数の張り指標値に基づいて算出される請求項５に記載の灌水制御システム。

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