JP7177329B2 - 植物観察システム - Google Patents

Description

本発明は、栽培されている植物体を観察する植物観察システムに関する。

特許文献１には、一般的に知られたハイワイヤー方式（図８参照）で栽培されるトマト等の植物体が開示されている。ハイワイヤー方式とは、水平に張られたワイヤーに糸巻を移動可能に吊り下げ、糸巻から垂らされた誘引線に植物体の茎を沿わせて、茎を誘引線に固定する方式である。これにより、植物体の成長に応じて、糸巻の位置の変更により茎の位置を変更することで、収穫等の作業を一定の高さで行うことが可能となり、作業性の向上が図られる。

ところで、近年、ＡＩ技術を利用して、植物体の画像データに基づいて植物体の育成状態を判断する技術の開発が進められている。このような技術を用いて、多数の植物体の育成状態を判断したい場合には、膨大な量の画像データが必要となりうる。そこで、特許文献２に記載のように、ロボットを用いて植物体を撮影することが考えられる。詳細には、ロボットは、植物体を撮影して画像データを取得するカメラと、カメラを移動させる駆動装置と、制御装置とを備える。これにより、制御装置が駆動装置にカメラを移動させ、カメラに植物体を撮影させることによって、画像データ取得の手間が軽減される。

特開２００１－２３１３７３号公報 特開２０１７－４２１３３号公報

特許文献２に記載のロボットを、例えば特許文献１に記載のハイワイヤー方式で栽培されている植物体の撮影に用いようとすると、以下のような問題が生じうる。すなわち、仮に植物体の位置が固定されているならば、例えば各植物体の位置情報を制御装置に予め記憶させることで、容易に撮影を行うことができる。一方、ハイワイヤー方式では、植物体の茎の位置が頻繁に変更され、撮影対象部分の位置が頻繁に変わりうる。このため、各植物体の位置情報を予め記憶させておく方法では、位置情報を頻繁に修正する必要が生じ、非常に手間がかかるおそれがある。

本発明の目的は、植物体が移動させられた場合でも、当該植物体を容易に見つけて撮影することである。

第１の発明の植物観察システムは、複数の植物体が栽培されている空間内を移動可能に構成された、前記植物体を撮影するための撮影装置と、各植物体に割り当てられ、割り当てられた植物体とともに移動する識別タグと、前記撮影装置によって撮影された画像が前記識別タグを含むか否かを判断するタグ判断部と、を備えることを特徴とするものである。

本発明では、画像に識別タグが含まれるとタグ判断部が判断するまで撮影装置を移動させることで、植物体の近傍に撮影装置を到達させることができる。また、識別タグによって、ある植物体を他の植物体と容易に区別することができる。したがって、植物体が移動させられた場合でも、当該植物体を容易に見つけて撮影することができる。

第２の発明の植物観察システムは、前記第１の発明において、前記植物体の上方に、鉛直方向と交差する所定方向に延びる延在部材が配置され、前記植物体を支持するための支持部材が、前記延在部材によって前記所定方向に移動可能に支持され、前記識別タグは、前記支持部材と一体的に移動可能に設けられていることを特徴とするものである。

例えば、植物体の茎等を支持部材によって支持し、植物体の成長に伴って支持部材を延在部材に沿って移動させる（すなわち、植物体を誘引する）栽培方式では、植物体の観察対象部分の位置が頻繁に変更されうる。このような栽培方式において、本発明のように識別タグの有無を判断して植物体を見つけることができることは、特に有効である。

第３の発明の植物観察システムは、前記第１又は第２の発明において、前記撮影装置は、前記空間を構成する天井部材から吊り下げられた、鉛直方向と交差する方向に延びる軌道に沿って移動することを特徴とするものである。

本発明では、軌道を略水平に配置することで、撮影装置を高い位置に配置した状態で移動させることができる。したがって、例えば撮影装置が地上走行する場合と比べて、撮影装置と作業者等との干渉を抑制することができる。

第４の発明の植物観察システムは、前記第３の発明において、前記撮影装置は、撮影を行う撮影部と、前記撮影部を前記軌道に沿って移動させる第１移動機構と、前記撮影部を少なくとも鉛直方向に移動させる第２移動機構と、を有し、前記撮影部と前記第１移動機構と前記第２移動機構とを制御する制御部と、前記画像が前記植物体の撮影対象部分を含むか否かを判断する対象判断部と、をさらに備え、前記制御部は、前記第１移動機構の動作中に撮影された画像に前記識別タグが含まれると前記タグ判断部が判断した後、前記第１移動機構の動作を停止させ、且つ、前記第２移動機構の動作を開始させ、前記第２移動機構の動作中に撮影された画像に前記撮影対象部分が含まれると前記対象判断部が判断した後、前記第２移動機構の動作を停止させることを特徴とするものである。

本発明では、撮影部は、植物体の大まかな位置を示す識別タグが検出されるまでは第１移動機構によって移動し、その後、撮影対象部分が検出されるまでは第２移動機構によって移動する。このようにして、撮影対象部分が撮影可能となる位置まで撮影部を速やかに移動させることができる。したがって、撮影の効率を向上させることができる。

第５の発明の植物観察システムは、前記第１～第４のいずれかの発明において、前記画像に基づいて前記植物体の少なくとも一部のサイズを算出するための基準となる基準マークが、前記撮影装置によって撮影可能な位置に配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、基準マークの画像データを撮影装置によって取得できる。これにより、例えば、当該画像データにおける１画素あたりのサイズの情報を取得できる。この情報を基準にして、例えば、植物体の画像データにおける１画素あたりのサイズを算出することで、植物体の撮影対象部分のサイズを算出することができる。したがって、植物体の画像データに基づいて、撮影対象部分の実際のサイズを知ることができる。

本実施形態に係る植物育成システムの概略図である。 図１のＡ矢視図である。 植物育成システムの電気的構成を示すブロック図である。 撮影ロボット及びその周辺構成を示す説明図である。 撮影ロボットによる撮影の手順を示すフローチャートである。 原点位置に位置している撮影ロボットを示す説明図である。 撮影の詳細な手順を示すフローチャートである。 撮影ロボットの水平移動中における画像撮影を示す説明図である。 カメラの上下移動中における画像撮影を示す説明図である。 基準データの算出に関する説明図である。

次に、本発明の実施の形態について、図１～図１０を参照しながら説明する。なお、図１の紙面上下方向（すなわち、重力の作用する鉛直方向）を上下方向とする。図１の紙面上下方向と直交する方向を水平方向とする。

（植物育成システム）
まず、本実施形態に係る植物育成システム１（本発明の植物観察システム）の構成について、図１～図３を用いて説明する。図１は、植物育成システム１の概略図である。図２は、図１のＡ矢視図であり、植物体Ｐの栽培方式の一つであるハイワイヤー方式を示す図である。図３は、植物育成システム１の電気的構成を示すブロック図である。

植物育成システム１は、栽培されているトマト等の植物体Ｐの周辺環境や育成状況等に関する情報を取得し、その情報に基づいて植物体Ｐを育成するためのものである。図１に示すように、植物育成システム１は、栽培ハウス２と、撮影ロボット３（本発明の撮影装置）と、システム制御装置４等を備える。

栽培ハウス２は、ビニールハウス等の建物である。栽培ハウス２は、地面１０１に立設された複数の柱１０２と、柱１０２に支持されて水平方向に延びる梁１０３（本発明の天井部材）と、柱１０２及び梁１０３の上方に設置された屋根１０４等を有する。屋根１０４には、開閉可能な天窓（不図示）が設けられている。柱１０２、梁１０３、屋根１０４等によって、栽培ハウス２の内部空間１０５（本発明の空間）が形成されている。内部空間１０５内では、複数の植物体Ｐが栽培されている。複数の植物体Ｐは、例えば、地面１０１上の土台１０６の上に設けられた畝１０７に植えられている。

複数の植物体Ｐは、図２に示すように、一般的に知られたハイワイヤー方式で栽培されている。ハイワイヤー方式とは、水平方向と略平行な所定方向に張られたワイヤー１１１（本発明の延在部材）に糸巻１１２（本発明の支持部材）を移動可能に吊り下げ、糸巻１１２から垂らされた誘引線１１３に植物体Ｐの茎Ｓを沿わせて、茎Ｓを誘引線１１３に固定する方式である。ハイワイヤー方式は、例えばトマト、ナス、キュウリ、パプリカ等の栽培に用いられる。ワイヤー１１１は、不図示の吊下部材を介して梁１０３（図１参照）等に吊り下げられている。糸巻１１２は、ワイヤー１１１に沿って移動可能なフック１１４を有し、フック１１４を介してワイヤー１１１に吊るされている。糸巻１１２は、例えば作業者によって、ワイヤー１１１に沿って所定方向に移動させられる。植物体Ｐの茎Ｓは、例えばピンチ等のロック部材１１５によって誘引線１１３に固定される。糸巻１１２と誘引線１１３とロック部材１１５によって、茎Ｓが支持され、植物体Ｐが上下方向に沿って延びる。これにより、植物体Ｐの成長に合わせて糸巻１１２を所定方向に移動させ、茎Ｓの固定される位置を変更する（図２の二点鎖線参照）ことで、収穫等の作業を一定の高さで行うことが可能となり、作業性を向上させることができる。

栽培ハウス２内には、内部空間１０５の温度等の環境を把握するための計測装置、内部空間１０５の環境を整えるための調節装置、及び、植物体Ｐに水や肥料を与えるための供給装置が設けられている。図３に示すように、計測装置として、例えば、温度計１１、湿度計１２、二酸化炭素濃度計１３等が設けられている。調節装置として、例えば、温度調節用の空調装置１４、天窓を開閉させる天窓作動装置１５、加湿を行うミスト生成装置１６、内部空間１０５内に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置１７等が設けられている。供給装置として、各植物体Ｐに水を供給する給水装置１８、各植物体Ｐに肥料を供給する肥料供給装置１９等が設けられている。これらの装置は、有線又は無線によってシステム制御装置４と電気的に接続されている。

撮影ロボット３（図１参照）は、内部空間１０５内を移動し、植物体Ｐを撮影して画像データを生成し、画像データをシステム制御装置に送信する。撮影ロボット３の詳細については後述する。

システム制御装置４（図１、図３参照）は、内部空間１０５の環境の把握及び調節、並びに植物体Ｐへの水や肥料の供給等を行うためのものである。システム制御装置４は、例えば一般的なＰＣによって構成されており、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭ等を有する。図３に示すように、システム制御装置４は、前述の撮影ロボット３や計測装置、調節装置、供給装置と電気的に接続されている。システム制御装置４は、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵにより各装置を動作させる。また、システム制御装置４は、撮影ロボット３によって撮影された画像に基づき、画像認識によって植物体Ｐの育成状態を判断することが可能である。

以上の構成を備える植物育成システム１において、以下のように植物体Ｐの育成が行われる。システム制御装置４は、温度計１１によって内部空間１０５の温度を把握し、空調装置１４や天窓作動装置１５を動作させて内部空間１０５の温度を一定に保つこと等により、内部空間１０５の環境を適切に維持する。また、システム制御装置４は、撮影ロボット３に植物体Ｐを撮影させて画像データを取得し、画像認識によって植物体Ｐの育成状態を判断する。その上で、システム制御装置４は、給水装置１８や肥料供給装置１９を制御し、適切な量の水や肥料を植物体Ｐに供給する。

ここで、例えば上述したハイワイヤー方式では、植物体Ｐの茎Ｓの位置が頻繁に変更され、撮影ロボット３による撮影対象部分の位置が頻繁に変わりうる。そこで、本実施形態では、植物体Ｐが移動させられた場合でも、撮影ロボット３が植物体Ｐを容易に見つけて撮影することができるように、植物育成システム１が以下のような構成をさらに備える。

（植物体を撮影するための構成）
撮影ロボット３によって植物体Ｐを撮影するための構成について、図１～図４を用いて説明する。図４は、撮影ロボット３及びその周辺構成を示す説明図である。

まず、図２に示すように、各植物体Ｐには、個体を識別するための識別タグ１２０が割り当てられている。識別タグ１２０は、例えばＱＲコード（登録商標）などの２次元コード１３０が印刷されたカードである。識別タグ１２０は、糸巻１１２に取り付けられている。つまり、識別タグ１２０は、糸巻１１２と一体的に所定方向に移動可能である。これにより、識別タグ１２０は、各植物体Ｐの大まかな位置を示す指標となっている。例えば、植物体Ｐ１には、識別タグ１２１が割り当てられている。識別タグ１２１には、２次元コード１３１が印刷されている。また、植物体Ｐ１に隣接する植物体Ｐ２には、識別タグ１２２が割り当てられている。識別タグ１２２には、２次元コード１３１と異なる２次元コード１３２が印刷されている。識別タグ１２０には、２次元コード１３０の代わりに、バーコード等が印刷或いは刻印されていても良い。

次に、撮影ロボット３及びその周辺の構成について説明する。まず、図１及び図４に示すように、内部空間１０５内には、撮影ロボット３が走行するためのレール１４１（本発明の軌道）が設けられている。レール１４１は、吊下部材１４２等を介して梁１０３から吊り下げられている（図１参照）。レール１４１が延びている延在方向は、水平方向と略平行である。レール１４１上の所定位置には、撮影ロボット３の充電を行うための充電装置１４３と、原点位置を示すドグ１４４とが設けられている。充電装置１４３及びドグ１４４の近傍には、キャリブレーション用の基準マーク１５０が配置されている。基準マーク１５０は、撮影ロボット３によって撮影された画像に基づいて、植物体Ｐの少なくとも一部のサイズを算出するための基準となるマークである（詳細については後述する）。基準マーク１５０は、例えば、識別タグ１２０に印刷された２次元コード１３０と同様のマークである。基準マーク１５０は、例えばレール１４１に取り付けられたプレート１５１に付され、撮影ロボット３によって撮影可能な位置に配置されている。

図４に示すように、撮影ロボット３は、ロボット本体２０と、カメラ３０（本発明の撮影部）と、第１移動機構４０と、第２移動機構５０と、ロボット制御装置６０（図３参照）とを有する。撮影ロボット３は、第１移動機構４０によってレール１４１上を走行し、第２移動機構５０によってカメラ３０を上下移動させ、カメラ３０によって植物体Ｐを撮影する。撮影ロボット３には、動力源として、例えば充電池２１が搭載されている。充電池２１は、上述した充電装置１４３によって充電される。

カメラ３０は、カメラ本体３１と、レンズ３２と、撮像素子（不図示）等を有する。カメラ３０は、レンズ３２を通過した画像を撮像素子によって画像データに変換することで、複数の画素の集合体である画像を撮影する。カメラ本体３１は、例えば、ワイヤロープ５４、５５によってロボット本体２０に吊り下げられている。カメラ３０は、カメラ本体３１が上下方向における移動範囲の上端に位置しているときに、識別タグ１２０及び基準マーク１５０を撮影できるように配置されている。カメラ本体３１は、不図示の回転機構によって、水平回転可能に構成されている。レンズ３２は、いわゆるズームレンズであり、焦点距離を変更可能（つまり、撮影範囲を変更可能）に構成されている。或いは、カメラ３０は、単焦点の広角レンズと望遠レンズとを有しており、レンズを切換可能に構成されていても良い。カメラ３０は、ロボット制御装置６０と電気的に接続されている（図３参照）。

第１移動機構４０は、カメラ３０をレール１４１に沿って延在方向に走行させるためのものである。図４に示すように、第１移動機構４０は、第１モータ４１と、車輪４２～４５とを有する。第１モータ４１は、例えば一般的なサーボモータである。第１モータは、例えばロータリーエンコーダ（不図示）を有する。これにより、延在方向における撮影ロボット３の位置を検知することが可能となっている。第１モータ４１は、ロボット制御装置６０と電気的に接続されている（図３参照）。車輪４２～４５は、ロボット本体２０に回転可能に取り付けられている。車輪４２～４５は、レール１４１を上下に挟むように配置されている。より具体的には、車輪４２、４３が上方から、車輪４４、４５が下方から、それぞれレール１４１を挟み込むように配置されている。これにより、ロボット本体２０がレール１４１に安定的に吊り下げられる。車輪４２は、例えば無端ベルト４６を介して第１モータ４１の回転軸に接続されている。これにより、第１モータ４１の動力が車輪４２に伝達され、撮影ロボット３がレール１４１に沿って走行する。

第２移動機構５０は、カメラ３０を上下方向に移動させるためのものである。第２移動機構５０は、例えば、第２モータ５１と、ドラム５２、５３とを有する。第２移動機構５０は、ワイヤロープ５４、５５がそれぞれ巻きつけられているドラム５２、５３に第２モータ５１の動力を伝えることでドラム５２、５３を回転させ、カメラ３０を昇降させる。第２モータ５１は、例えば、第１モータ４１と同様のサーボモータである。第２モータ５１は、ロボット制御装置６０と電気的に接続されている（図３参照）。ドラム５２、５３は、不図示の無端ベルトやプーリ等を介して、第２モータ５１の回転軸に接続されている。これにより、第２モータ５１の動力がドラム５２、５３に伝達されてドラム５２、５３が回転し、ワイヤロープ５４、５５のドラム５２、５３に巻き付けられていない部分の長さが変化する。このようにして、カメラ３０が上下駆動される（図４の二点鎖線参照）。

また、撮影ロボット３には、撮影ロボット３が原点位置に位置しているかどうか検知するための検知センサ７０が設けられている。検知センサ７０は、例えば、発光部７１と受光部７２とを有する光電センサである。検知センサ７０は、ロボット制御装置６０と電気的に接続されている（図３参照）。撮影ロボット３が原点位置に位置しているとき、発光部７１が発する光が前述したドグ１４４によって遮られる。このとき、検知センサ７０は、ドグ１４４が検知されていることを示す検知信号を動作制御部６１に送信する。

図３に示すように、ロボット制御装置６０は、撮影ロボット３に内蔵されている。ロボット制御装置６０は、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭ等を有する。ロボット制御装置６０は、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵにより各部を制御する。ＲＯＭには、例えば、カメラ３０等を動作させるための動作プログラム、画像から２次元コードを抽出するための画像認識プログラム、及び、画像から植物体Ｐの撮影対象部分を抽出するための画像認識プログラム等が格納されている。ロボット制御装置６０は、以下のように、動作制御部６１（本発明の制御部）、タグ判断部６２、対象判断部６３及び基準算出部６４として機能する。動作制御部６１は、カメラ３０、第１モータ４１及び第２モータ５１の動作を制御する。タグ判断部６２は、カメラ３０によって撮影された画像に識別タグ１２０（より詳細には、識別タグ１２０に印刷された２次元コード１３０）が含まれるか否かについて、画像認識によって判断する。対象判断部６３は、カメラ３０によって撮影された画像に植物体Ｐの撮影対象部分（例えば、茎や実など）が含まれるか否かについて、画像認識によって判断する。基準算出部６４は、基準マーク１５０の画像に基づき、キャリブレーション用の基準値（例えば、カメラ３０と基準マーク１５０との距離や、画像における１画素あたりの被写体のサイズ）を算出する。

（撮影ロボットによる撮影の手順）
次に、撮影ロボット３による植物体Ｐの撮影の手順について、図５～図９を用いて説明する。図５は、撮影ロボット３による撮影の手順を示すフローチャートである。図６は、原点位置に位置している撮影ロボット３を示す説明図である。図７は、図６に示すステップＳ１０３の詳細手順を示すフローチャートである。図８（ａ）は、撮影ロボット３の水平移動中における画像撮影を示す説明図である。図８（ｂ）は、識別タグ１２０を含む画像２０１を示す図である。図９（ａ）は、カメラ３０の上下移動中における画像撮影を示す説明図である。図９（ｂ）は、植物体Ｐを含む画像２０２を示す図である。

まず、撮影の大まかな手順について、主に図５を用いて説明する。初期状態として、例えば、撮影ロボット３の電源がオフ状態である。この状態で、撮影ロボット３は原点位置に位置していても良く、他の場所に位置していても良い。撮影ロボット３の電源がオン状態に切り換えられたとき、システム制御装置４からロボット制御装置６０に原点移動命令の信号が送信される。原点移動命令の信号を受信したとき、ロボット制御装置６０は、第１モータ４１を制御して撮影ロボット３を原点位置へ移動させる（Ｓ１０１）。検知センサ７０によってドグ１４４（図６参照）が検知されると、検知信号がロボット制御装置６０に送信される。検知信号を受信したとき、ロボット制御装置６０は、第１モータ４１の動作を停止させ、位置情報をリセットする。また、ロボット制御装置６０は、第２モータ５１を制御して、カメラ本体３１を上下方向における移動範囲の上端に位置させる。

次に、ロボット制御装置６０は、カメラ３０に基準マーク１５０を撮影させる。その際、ロボット制御装置６０は、例えば、焦点距離が短い広角モードと、広角モードよりも焦点距離が長い望遠モードとで基準マーク１５０をカメラ３０に撮影させ、２つの画像データを生成させる。ロボット制御装置６０は、これらの画像データに基づいて、上述したキャリブレーション用の基準値を算出し、システム制御装置４に送信する（Ｓ１０２）。言い換えると、このとき、ロボット制御装置６０は、基準算出部６４として機能する。なお、基準値の算出方法については後述する。

次に、ロボット制御装置６０は、撮影ロボット３を移動させ、植物体Ｐの画像をカメラ３０に撮影させる（Ｓ１０３）。ロボット制御装置６０は、必要な全ての撮影が完了するまで、撮影ロボット３の移動及びカメラ３０による植物体Ｐの撮影を繰り返す（Ｓ１０４）。以上のようにして、複数の植物体Ｐの撮影が行われる。

ステップＳ１０３の詳細について、主に図７を用いて説明する。まず、ロボット制御装置６０は、第１モータ４１を制御して撮影ロボット３の水平移動を開始する（図８（ａ）参照）とともに、カメラ３０を制御して、広角モードで画像の撮影を開始する（Ｓ２０１）。ロボット制御装置６０は、カメラ３０に動画を撮影させても良い。或いは、ロボット制御装置６０は、所定の単位時間が経過するたびに、カメラ３０に静止画を撮影させても良い。カメラ３０は、撮影した画像をロボット制御装置６０に送る。ロボット制御装置６０は、撮影ロボット３の水平移動中に撮影された画像に識別タグ１２０が含まれているか否か、画像認識によって判断する（Ｓ２０２）。言い換えると、このとき、ロボット制御装置６０は、タグ判断部６２として機能する。ロボット制御装置６０は、撮影された画像（例えば、図８（ｂ）の画像２０１参照）に識別タグ１２０が含まれていると判断するまで、撮影ロボット３の水平移動及びカメラ３０による画像の撮影を行う。

ロボット制御装置６０は、上記画像に識別タグ１２０が含まれていると判断した後、第１モータ４１の動作を停止させ、第１移動機構４０によるカメラ３０の水平移動を停止させる。そして、ロボット制御装置６０は、第２モータ５１を制御してカメラ３０を下方へ移動させながら（図９（ａ）の矢印参照）、カメラ３０に植物体Ｐを撮影させる（Ｓ２０３）。ロボット制御装置６０は、下方へのカメラ３０の移動中に撮影された画像に植物体Ｐの撮影対象部分（茎や実など）が含まれているか否か、画像認識によって判断する（Ｓ２０４）。言い換えると、このとき、ロボット制御装置６０は、対象判断部６３として機能する。ロボット制御装置６０は、撮影された画像（例えば、図９（ｂ）の画像２０２参照）に植物体Ｐの撮影対象部分が含まれていると判断するまで、下方へのカメラ３０の移動及びカメラ３０による画像の撮影を行う。

ロボット制御装置６０は、上記画像に撮影対象部分が含まれていると判断した後、第２モータ５１の動作を停止させ、第２移動機構５０による下方へのカメラ３０の移動を停止させる（Ｓ２０５）。そして、ロボット制御装置６０は、カメラ３０を制御して、植物体Ｐの育成状態を判断するための画像を撮影させる。ロボット制御装置６０は、広角モード及び望遠モードで、植物体Ｐの静止画像をカメラ３０に撮影させる。ロボット制御装置６０は、上記撮影に際し、第１モータ４１及び第２モータ５１を制御して、植物体Ｐを広範囲にわたって撮影しても良い。ロボット制御装置６０は、このようにして撮影された画像のデータをシステム制御装置４に送信する（Ｓ２０６）。撮影完了後、ロボット制御装置６０は、第２モータ５１を動作させて、カメラ３０の上下方向における位置を元に戻す（Ｓ２０７）。以上のようにして、植物体Ｐの画像の撮影が行われる。

（基準値の算出方法）
基準算出部６４による基準値の算出方法について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、カメラ３０によって撮影された基準マーク１５０の画像２０３を示す図である。図１０（ｂ）は、カメラ３０と基準マーク１５０を上方から見た図である。図１０（ａ）の紙面左右方向及び図１０（ｂ）の紙面上下方向を幅方向とする。カメラ３０によって基準マーク１５０が撮影されたとき、図１０（ａ）に示すように、基準マーク１５０を含む画像２０３が生成される。画像２０３は、複数の画素１６０の集合体である（なお、見やすさのため、図１０（ａ）においては一部の画素１６０のみ図示している）。画像２０３全体の、幅方向における画素１６０の数をＮｍａｘとする。画像２０３に含まれる基準マーク１５０の幅方向における画素１６０の数をＮとする。基準マーク１５０の実際の幅をＷとする。カメラ３０のレンズ３２の画角（撮影範囲の広さを示す数値）をθとする（図１０（ｂ）参照）。このとき、カメラ３０と基準マーク１５０との距離（Ｌ）は、Ｌ＝((１／２×Ｗ×（Ｎｍａｘ／Ｎ）／ｔａｎ（θ／２）という数式から求められる。Ｎｍａｘ、Ｗ、及びθは既知の値であるため、基準マーク１５０の幅方向における画素数（Ｎ）が分かれば、カメラ３０と基準マーク１５０との距離（Ｌ）を算出できる。また、ＷとＮの値から、画像２０３における１画素あたりの基準マーク１５０のサイズ（Ｗ／Ｎ）を算出できる。さらに、カメラ３０によって識別タグ１２０を撮影した場合、同様の方法で、カメラ３０と識別タグ１２０との距離や、画像における１画素あたりの識別タグ１２０のサイズを算出することができる。これにより、画像における１画素あたりの植物体Ｐのサイズを算出し、植物体Ｐの少なくとも一部のサイズを推定することができる。

以上のように、画像に識別タグ１２０が含まれるとロボット制御装置６０（タグ判断部６２）が判断するまで撮影ロボット３を移動させることで、植物体Ｐの近傍に撮影ロボット３を到達させることができる。また、識別タグ１２０によって、ある植物体Ｐを他の植物体Ｐと容易に区別することができる。したがって、植物体Ｐが移動させられた場合でも、当該植物体Ｐを容易に見つけて撮影することができる。

また、ハイワイヤー方式では、植物体Ｐの観察対象部分の位置が頻繁に変更されうる。このような栽培方式において、本実施形態のように識別タグ１２０の有無を判断して植物体Ｐを見つけることができることは、特に有効である。

また、撮影ロボット３がレール１４１上を走行するので、撮影ロボット３を高い位置に配置した状態で移動させることができる。したがって、例えば撮影ロボット３が地上走行する場合と比べて、撮影ロボット３と作業者等との干渉を抑制することができる。さらに、栽培ハウス２の梁１０３にレール１４１が吊り下げられるので、栽培ハウス２内の既存の部材を効果的に利用してレール１４１を設置できる。したがって、レール１４１の設置コストを低減できる。

また、カメラ３０は、植物体Ｐの大まかな位置を示す識別タグ１２０が検出されるまでは第１移動機構４０によって移動し、その後、撮影対象部分が検出されるまでは第２移動機構５０によって移動する。このようにして、撮影対象部分が撮影可能となる位置までカメラ３０を速やかに移動させることができる。したがって、撮影の効率を向上させることができる。

また、基準マーク１５０の画像データを撮影ロボット３によって取得できる。これにより、例えば、当該画像データにおける１画素あたりのサイズの情報を取得できる。この情報を基準にして、例えば、植物体Ｐの画像データにおける１画素あたりのサイズを算出することで、植物体Ｐの撮影対象部分のサイズを算出することができる。したがって、植物体Ｐの画像データに基づいて、撮影対象部分の少なくとも一部のサイズを知ることができる。

次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

（１）前記実施形態において、撮影ロボット３は、梁１０３から吊り下げられたレール１４１に沿って移動するものとしたが、これには限られない。撮影ロボット３は、例えば、地上に配置されたレール（不図示）に沿って地上走行しても良い。また、レールは、必ずしも水平方向と平行に延びていなくても良く、水平方向に対して傾きを有していても良い。

（２）前記までの実施形態において、撮影ロボット３は、充電池２１によって駆動されるものとしたが、これには限られない。例えば、レール１４１に給電用のトロリー線（不図示）が取り付けられており、トロリー線を介して撮影ロボット３への給電が行われても良い。

（３）前記までの実施形態において、カメラ３０は、広角モード及び望遠モードの２つの撮影モードで植物体Ｐを撮影するものとしたが、これには限られない。すなわち、カメラ３０は、３つ以上の撮影モードで植物体Ｐを撮影しても良い。或いは、カメラ３０は、１つの撮影モードで（すなわち、単焦点で）植物体Ｐを撮影しても良い。

（４）前記までの実施形態において、植物体Ｐは、ハイワイヤー方式で栽培されているものとしたが、これには限られない。例えば、移動可能なプランタ（不図示）等の容器に植えられているコチョウラン等を育成する植物育成システムに対し、本発明を適用しても良い。この場合、プランタに識別タグ１２０を取り付けても良い。

（５）前記までの実施形態において、原点位置の近傍に基準マーク１５０が配置されているものとしたが、これには限られない。すなわち、植物育成システム１は、必ずしも基準マーク１５０を備えていなくても良い。

（６）前記までの実施形態において、ロボット制御装置６０が動作制御部６１、タグ判断部６２、対象判断部６３、基準算出部６４として機能するものとしたが、これには限られない。例えば、システム制御装置４が動作制御部６１等として機能しても良い。

（７）前記までの実施形態において、撮影ロボット３による撮影の対象は植物体Ｐの茎や実などであるものとしたが、これには限られない。例えば、植物体Ｐに付着している虫などを撮影対象物としても良い。

１ 植物育成システム（植物観察システム）
３ 撮影ロボット（撮影装置）
３０ カメラ（撮影部）
４０ 第１移動機構
５０ 第２移動機構
６１ 動作制御部（制御部）
６２ タグ判断部
６３ 対象判断部
１０３ 梁（天井部材）
１０５ 内部空間（空間）
１１１ ワイヤー（延在部材）
１１２ 糸巻（支持部材）
１２０ 識別タグ
１４１ レール（軌道）
１５０ 基準マーク
Ｐ 植物体

Claims (5)

1. 複数の植物体が栽培されている空間内を鉛直方向と交差する所定方向に沿って移動可能に構成された、前記植物体を撮影するための撮影装置と、
   各植物体に割り当てられ、割り当てられた植物体とともに前記所定方向に沿って移動可能に構成され、且つ、各植物体の個体を識別可能に構成された識別タグと、
   前記撮影装置によって撮影された画像が前記識別タグを含むか否かを判断するタグ判断部と、を備えることを特徴とする植物観察システム。
2. 前記撮影装置は、前記空間を構成する天井部材から吊り下げられた、前記所定方向に延びる軌道に沿って移動することを特徴とする請求項１に記載の植物観察システム。
3. 複数の植物体が栽培されている空間内を移動可能に構成された、前記植物体を撮影するための撮影装置と、
   各植物体に割り当てられ、割り当てられた植物体とともに移動する識別タグと、
   前記撮影装置によって撮影された画像が前記識別タグを含むか否かを判断するタグ判断部と、を備え、
   前記撮影装置は、前記空間を構成する天井部材から吊り下げられた、鉛直方向と交差する所定方向に延びる軌道に沿って移動し、
   前記撮影装置は、撮影を行う撮影部と、前記撮影部を前記軌道に沿って移動させる第１移動機構と、前記撮影部を少なくとも鉛直方向に移動させる第２移動機構と、を有し、
   前記撮影部と前記第１移動機構と前記第２移動機構とを制御する制御部と、
   前記画像が前記植物体の撮影対象部分を含むか否かを判断する対象判断部と、をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記第１移動機構の動作中に撮影された画像に前記識別タグが含まれると前記タグ判断部が判断した後、前記第１移動機構の動作を停止させ、且つ、前記第２移動機構の動作を開始させ、
   前記第２移動機構の動作中に撮影された画像に前記撮影対象部分が含まれると前記対象判断部が判断した後、前記第２移動機構の動作を停止させることを特徴とする植物観察システム。
4. 前記植物体の上方に、前記所定方向に延びる延在部材が配置され、
   前記植物体を支持するための支持部材が、前記延在部材によって前記所定方向に移動可能に支持され、
   前記識別タグは、前記支持部材と一体的に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の植物観察システム。
5. 前記画像に基づいて前記植物体の少なくとも一部のサイズを算出するための基準となる基準マークが、前記撮影装置によって撮影可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の植物観察システム。
   

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