JP7308111B2 - 含水状態推定装置、含水状態推定プログラム、及び含水状態推定方法 - Google Patents
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Description
(1)あらかじめ設定した波長帯でスペクトルデータを取得することから、従来のハイパースペクトルカメラによる測定よりも短時間で作業を終えることができる。また、あらかじめ設定したスペクトルデータを取得する多眼式スペクトルカメラを用い、この多眼式スペクトルカメラを搭載した無人飛行体で測定することによって、さらに効率的に対象土の含水状態を推定することができる。
(2)多眼式スペクトルカメラを搭載した無人飛行体を用いることによって、遠隔操作によって対象土の含水状態を推定することができる。この結果、 例えば中間貯蔵施設に埋め立てられた除去土壌の含水状態を測定する場合であっても、作業者が現地付近に立ち入る必要がなく、すなわち作業者が外部被ばくするおそれがない。
(3)高濃度除去土壌の締固め含水管理や、粉じん飛散を防止するための散水管理に活用することができる。
(4)多眼式スペクトルカメラで含水比推定に有効な第1波長と第2波長波長のスペクトルデータを取得することで、対象土の測定においてハイパースペクトルカメラを使用せずに、ハイパースペクトルカメラによる測定と遜色ない精度で対象土の含水状態を推定することができる。
本願発明は、対象となる土(以下、「対象土」という。)をスペクトルカメラ(以下、「観測用スペクトルカメラ」という。)で撮影することによって、その含水比や含水率といった「含水状態」を推定することができる技術である。そして本願発明に用いられる観測用スペクトルカメラは、特定の波長におけるスペクトル強度を取得することができれば足り、すなわち一度の測定に相当の時間を要するハイパースペクトルカメラを用いる必要がない。このように、いわば簡易な観測用スペクトルカメラを用いることから、例えば無人飛行体(UAV:Unmanned aerial vehicle)に搭載することもでき、広範囲の対象土であっても効率的に撮影することもできるわけである。
本願発明の含水状態推定装置の例を、図に基づいて説明する。なお、本願発明の含水状態推定プログラムは、本願発明の含水状態推定装置のうち一部の処理をコンピュータに実行させるものであり、本願発明の含水状態推定方法は、本願発明の含水状態推定装置を用いて含水状態を推定する方法である。したがって、まずは本願発明の含水状態推定装置について説明し、その後に本願発明の含水状態推定プログラムと本願発明の含水状態推定方法について説明することとする。また便宜上ここでは、「含水状態」を含水比とした例で説明する。
続いて、本願発明の含水状態推定プログラムについて図14を参照しながら説明する。なお、本願発明の含水状態推定プログラムは、ここまで説明した含水状態推定装置100のうち一部の処理をコンピュータに実行させるものであり、したがって含水状態推定装置100で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の含水状態推定プログラムに特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「2.含水状態推定装置」で説明したものと同様である。
続いて、本願発明の含水状態推定方法について図15を参照しながら説明する。なお、本願発明の含水状態推定方法は、ここまで説明した含水状態推定装置100を用いて含水状態を推定する方法であり、したがって含水状態推定装置100で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明含水状態推定方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「2.含水状態推定装置」で説明したものと同様である。
101 (含水状態推定装置の)相関度算出手段
102 (含水状態推定装置の)2波長関係式算定処理
103 (含水状態推定装置の)含水状態推定手段
104 (含水状態推定装置の)2波長関係式記憶手段
105 (含水状態推定装置の)スペクトルデータ記憶手段
200 (含水状態推定装置の)観測手段
210 多眼式スペクトルカメラ
211 (多眼式スペクトルカメラの)レンズ
212 (多眼式スペクトルカメラの)フィルター
RG 領域
Claims (7)
- 含水比や含水率といった含水状態が既知の試料土をハイパースペクトルカメラで撮影して得られた結果に基づいて、測定対象である対象土の含水状態を推定する装置であって、
含水状態が異なる複数種類の前記試料土から得られたマルチスペクトルデータから、第1波長と該第1波長とは異なる第2波長を選定したうえで、該第1波長における第1スペクトル強度と、該第2波長における第2スペクトル強度と、を抽出するとともに、同一の含水状態から得られた該第1スペクトル強度及び該第2スペクトル強度を1組の試料土データとして、複数の含水状態に係る該試料土データから該第1スペクトル強度と該第2スペクトル強度の相関の程度を求める相関度算出手段と、
前記相関の程度があらかじめ定めた相関閾値を超えたとき、前記第1スペクトル強度と前記第2スペクトル強度との関係を表す2波長関係式を求める2波長関係式算定処理と、
前記対象土を観測用スペクトルカメラで撮影して得られた前記第1スペクトル強度及び前記第2スペクトル強度からなる対象土データと、前記2波長関係式と、に基づいて該対象土の含水状態を推定する含水状態推定手段と、を備え、
前記観測用スペクトルカメラは、前記2波長関係式に係る前記第1波長と前記第2波長で測定可能であり、
前記相関の程度が前記相関閾値を下回ったときは、前記第1波長と前記第2波長を選び直して前記相関の程度を求める、
ことを特徴とする含水状態推定装置。 - 無人飛行体と、該無人飛行体に搭載された前記観測用スペクトルカメラと、該無人飛行体と該観測用スペクトルカメラを制御する制御手段と、を有する観測手段を、さらに備え、
前記観測用スペクトルカメラは、2以上のレンズを具備する多眼式スペクトルカメラであって、所望の波長におけるスペクトル強度を取得するフィルターがそれぞれのレンズに設けられ、
前記含水状態推定手段は、前記無人飛行体が飛行しながら前記観測用スペクトルカメラによって前記対象土を撮影して得られた前記対象土データと、前記2波長関係式と、に基づいて該対象土の含水状態を推定する、
ことを特徴とする請求項1記載の含水状態推定装置。 - 前記含水状態推定手段は、前記対象土データと前記2波長関係式との較差があらかじめ定めた許容範囲内にあるとき、前記対象土の含水状態を推定する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の含水状態推定装置。 - 異なる2波長の組み合わせからなる2以上の前記2波長関係式を記憶する2波長関係式記憶手段を、さらに備え、
前記含水状態推定手段は、前記対象土を前記観測用スペクトルカメラで撮影して得られた3以上の波長のスペクトル強度の中から前記第1スペクトル強度及び前記第2スペクトル強度を選出するとともに、該第1スペクトル強度及び該第2スペクトル強度に係る前記2波長関係式を前記2波長関係式記憶手段から読み出し、読み出した該2波長関係式と、該第1スペクトル強度及び該第2スペクトル強度による前記対象土データと、を照らし合わせ、該対象土データと該2波長関係式との較差があらかじめ定めた許容範囲外にあるときは、他の前記第1スペクトル強度及び前記第2スペクトル強度を選出し、
前記含水状態推定手段は、読み出した前記2波長関係式と、該2波長関係式に係る前記第1スペクトル強度及び前記第2スペクトル強度と、の較差が前記許容範囲内となると、前記対象土の含水状態を推定する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の含水状態推定装置。 - 含水比や含水率といった含水状態が既知の試料土をハイパースペクトルカメラで撮影して得られた結果に基づいて、測定対象である対象土の含水状態を推定する機能をコンピュータに実行させるプログラムであって、
含水状態が異なる複数種類の前記試料土から得られたマルチスペクトルデータから、第1波長と該第1波長とは異なる第2波長を選定したうえで、該第1波長における第1スペクトル強度と、該第2波長における第2スペクトル強度と、を抽出するとともに、同一の含水状態から得られた該第1スペクトル強度及び該第2スペクトル強度を1組の試料土データとして、複数の含水状態に係る該試料土データから該第1スペクトル強度と該第2スペクトル強度の相関の程度を求める相関度算出処理と、
前記相関の程度があらかじめ定めた相関閾値を超えたとき、前記第1スペクトル強度と前記第2スペクトル強度との関係を表す2波長関係式を求める2波長関係式算定処理と、
前記対象土を観測用スペクトルカメラで撮影して得られた前記第1波長における前記第1スペクトル強度及び前記第2波長における前記第2スペクトル強度からなる対象土データと、前記2波長関係式と、に基づいて該対象土の含水状態を推定する含水状態推定処理と、を前記コンピュータに実行させる機能を備え、
前記観測用スペクトルカメラは、前記2波長関係式に係る前記第1波長と前記第2波長で測定可能であり、
前記相関の程度が前記相関閾値を下回ったときは、前記第1波長と前記第2波長を選び直して前記相関の程度を求める、
ことを特徴とする含水状態推定プログラム。 - 含水比や含水率といった含水状態が既知の試料土をハイパースペクトルカメラで撮影して得られた結果に基づいて、測定対象である対象土の含水状態を推定する方法であって、
含水状態が異なる複数種類の前記試料土を前記ハイパースペクトルカメラで撮影して、含水状態ごとにマルチスペクトルデータを取得する試料土撮影工程と、
異なる2種類の波長を第1波長と第2波長として選出するとともに、含水状態ごとに取得された前記マルチスペクトルデータのうち、該第1波長における第1スペクトル強度と該第2波長における第2スペクトル強度とを抽出し、同一の含水状態に係る該第1スペクトル強度及び該第2スペクトル強度を1組の試料土データとして、複数の含水状態に係る該試料土データから該第1スペクトル強度と該第2スペクトル強度の相関の程度を求める相関度算出工程と、
前記相関の程度があらかじめ定めた相関閾値を超えたとき、前記第1スペクトル強度と前記第2スペクトル強度との関係を表す2波長関係式を求める2波長関係式算定工程と、
前記対象土を観測用スペクトルカメラで撮影して、前記第1波長における前記第1スペクトル強度と前記第2波長における前記第2スペクトル強度とを取得する対象土撮影工程と、
前記対象土撮影工程で取得した前記第1スペクトル強度及び前記第2スペクトル強度からなる対象土データと、前記2波長関係式と、に基づいて前記対象土の含水状態を推定する含水状態推定工程と、を備え、
前記対象土撮影工程では、前記2波長関係式に係る前記第1波長と前記第2波長で測定可能となるように前記観測用スペクトルカメラを調整したうえで、前記対象土を撮影し、
前記相関の程度が前記相関閾値を下回ったときは、前記第1波長と前記第2波長を選び直して前記相関の程度を求める、
ことを特徴とする含水状態推定方法。 - 無人飛行体と、該無人飛行体に搭載された前記観測用スペクトルカメラと、該無人飛行体と該観測用スペクトルカメラを制御する制御手段と、を有する観測手段を用い、
前記観測用スペクトルカメラは、2以上のレンズを具備する多眼式スペクトルカメラであって、所望の波長におけるスペクトル強度を取得するフィルターがそれぞれのレンズに設けられ、
前記対象土撮影工程では、前記2波長関係式に係る前記第1波長及び前記第2波長で撮影するようフィルターをレンズに取り付けたうえで、前記無人飛行体が飛行しながら前記多眼式スペクトルカメラによって前記対象土を撮影する、
ことを特徴とする請求項6記載の含水状態推定方法。
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福角 雅徳ら,ハイパースペクトルデータを用いた土壌水分推定における波長間演算の最適化,システム農学会シンポジウム要旨集,2006年10月,PP.48-49 |
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