JP7330867B2 - 撮像装置、情報処理装置、情報処理システム、データの生成方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、情報処理装置、情報処理システム、データの生成方法、およびプログラムに関する。

従来、農作業者は、農作物（植物）における葉色値、茎数、および草丈等の指標を用いて決定した農作物の生育度に合わせて施肥時期や施肥量を決定している。しかしながら、指標の計測は現地に赴いて手作業で行う必要があるため、農作業者にとって多大な負荷となっている。特許文献１には、計測作業の効率化および省力化を目的として、カメラ機能を備える端末から送信された植物の画像を用いて葉色値や植被率を含む植物の生育情報に関する処理を行うシステムが開示されている。

特許第４０１２５５４号公報

しかしながら、特許文献１のシステムでは、葉色値を精度良く計測するには高諧調の画像が必要であり、植被率を精度良く計測するには高画素の画像が必要である。すなわち、両方の指標を精度良く計測するには高諧調かつ高画素の画像が必要となるため、画像送信時のデータ通信容量が増大してしまう。

本発明は、データ通信容量を抑制可能な撮像装置、情報処理装置、情報処理システム、データの生成方法、およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一側面としての撮像装置は、植物の画像データを生成する撮像部と、画像データを用いて第１のデータを生成する第１の生成手段と、画像データを用いて第１のデータに比べて低画素、かつ高階調の第２のデータを生成する第２の生成手段と、第１のデータを用いて植物の第１の生育情報を取得する第１の取得手段と、第２のデータを用いて植物の第２の生育情報を取得する第２の取得手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、データ通信容量を抑制可能な撮像装置、情報処理装置、情報処理システム、データの生成方法、およびプログラムを提供することができる。

実施例１の情報処理システムのブロック図である。 実施例１の撮像装置内で生成されるデータを示す図である。 実施例の画像データの生成方法を示すフローチャートである。 実施例２の撮像装置内で生成されるデータを示す図である。 実施例３の撮像装置内で生成されるデータを示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施例の情報処理システム１０のブロック図である。情報処理システム１０は、撮像装置１００、および情報処理装置２００を有する。撮像装置１００と情報処理装置２００は、ネットワークを介して通信可能に接続されている。

撮像装置１００は、撮像部１１０、画像処理部１２０、制御部１３０、記憶部１４０、通信部（送信手段）１５０、および表示部１６０を有する。

撮像部１１０は、撮像光学系１１１、撮像素子１１２、およびＡ／Ｄ変換器１１３を有し、被写体の画像データＩ０を生成する。撮像光学系１１１は、被写体の像を撮像素子１１２上に形成する。撮像素子１１２は、光強度に応じたアナログ電気信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器１１３は、撮像素子１１２から取得したアナログ電気信号をデジタル信号に変換する。画像データＩ０は、一般にＲＡＷ（Ｒａｗ Ｉｍａｇｅ Ｆｏｒｍａｔ）画像データと呼ばれる画像データである。また、画像データＩ０には、Ａ／Ｄ変換器１１３から出力されたデジタル信号に対して可逆的な処理が施された画像データも含まれる。

画像処理部１２０は、撮像部１１０から画像データＩ０を取得する。また、画像処理部１２０は、データ生成部（第１の生成手段）１２１、およびデータ生成部（第２の生成手段）１２２を有する。データ生成部１２１は、画像データＩ０を用いて第１のデータＩ１を生成する。データ生成部１２２は、画像データＩ０を用いて第１のデータＩ１に比べて低画素、かつ高諧調の第２のデータＩ２を生成する。

図２は、撮像装置１００内で生成されるデータを示す図である。図２（ａ）－図２（ｃ）はそれぞれ、画像データＩ０、第１のデータＩ１、および第２のデータＩ２を示している。

画像データＩ０は、画素数Ｎ０、諧調数Ｍ０のデータである。第１のデータは、画素数Ｎ１、諧調数Ｍ１のデータである。第２のデータは、画素数Ｎ２、諧調数Ｍ２のデータである。各データの画素数および諧調数は、以下の条件式（１），（２）を満足する。

Ｎ２＜Ｎ１≦Ｎ０ （１）
Ｍ１＜Ｍ２≦Ｍ０ （２）
第２のデータＩ２の画素数は第１のデータＩ１の画素数より少なく、第２のデータＩ２の諧調数は第１のデータＩ１の諧調数より多い。また、画像データＩ０の画素数は第１のデータＩ１の画素数以上であり、画像データＩ０の諧調数は第２のデータＩ２の諧調数以上である。

本実施例では、データ生成部１２１は、画像データＩ０の全画素を選択し、選択した全画素について諧調数がＭ０からＭ１に低減された第１のデータＩ１を生成する。データ生成部１２２は、画像データＩ０の行と列について１画素置きに画素を選択し、選択した画素について諧調数がＭ０のままの第２のデータＩ２を生成する。本実施例では、第１のデータＩ１はＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）画像データであり、第２のデータＩ２はＲＡＷ画像データである。

なお、本実施例では、データ生成部１２２は、間引き処理を実施することで第２のデータＩ２を生成しているが、本発明はこれに限定されない。データ生成部１２２は、画像データＩ０から所定の画像データを切り取るトリミング処理を実施することで第２のデータＩ２を生成してもよい。また、実施例３で説明するように、データ生成部１２２は、ＲＧＢ信号をＨＳＶ（Ｈｕｅ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｖａｌｕｅ）色空間に変換した画像データから所定の色相角の範囲内の画素を選択する処理を実施することで第２のデータＩ２を生成してもよい。また、これらの処理を組み合わせて第２のデータＩ２を生成してもよい。

通信部１５０は、第１のデータＩ１および第２のデータＩ２を、ネットワークを介して、外部機器である情報処理装置２００に送信する。制御部１３０は、必要に応じて、第１のデータＩ１および第２のデータＩ２を、記憶部１４０に保存したり、表示部１６０に表示したりする。

図３は、本実施例の画像データの生成方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、データ生成部１２１により、撮像部１１０により生成された被写体の画像データＩ０を用いて第１のデータＩ１を生成する第１の生成ステップが実行される。

ステップＳ２では、データ生成部１２２により、画像データＩ０を用いて第１のデータＩ１に比べて低画素、かつ高階調の第２のデータＩ２を生成する第２の生成ステップが実行される。

本実施例の構成では、高諧調かつ高画素の画像データを生成するのではなく、低諧調かつ高画素の第１のデータＩ１および高諧調かつ低画素の第２のデータＩ２を生成する。これにより、データ通信容量を抑制可能である。

情報処理装置２００は、情報処理部２２０、制御部２３０、記憶部２４０、通信部（受信手段）２５０、および表示部２６０を有する。

通信部２５０は、通信部１５０から送信された第１のデータＩ１および第２のデータＩ２を受信する。制御部２３０は、第１のデータＩ１および第２のデータＩ２を記憶部２４０に一時的に保存し、必要に応じて表示部２６０に表示する。

情報処理部２２０は、記憶部２４０に保存された第１のデータＩ１および第２のデータＩ２を読み出す。また、情報処理部２２０は、計測部（第１の取得手段）２２１、および計測部（第２の取得手段）２２２を有する。計測部２２１は、第１のデータＩ１を用いて情報を取得する（第１の計測を行う）。計測部２２２は、第２のデータＩ２を用いて情報を取得する（第２の計測を行う）。

ここで、第１の計測とは、諧調数よりも画素数、または空間解像度を必要とする項目についての計測である。また、第２の計測とは、画素数、または空間解像度よりも諧調数を必要とする項目についての計測である。

以下、情報処理システム１０による計測について具体的な事例として植物の生育情報を計測する場合について説明する。撮像部１１０により生成された画像データＩ０は、植物の画像データである。植物とは例えば、稲や麦等の農作物である。

計測部２２１は、第１の生育情報（例えば、植被率、草丈、または茎数のうち少なくとも一つに関する情報）を取得する。計測部２２２は、第２の生育情報（例えば、葉色値に関する情報）を取得する。

ここで、植被率とは、単位面積当たりの植物の被覆割合である。植物の画像データから植被率を計測するには、画像データから植物と特定される画素の数を取得し、その数を全画素数で除すればよい。画像データから植物と特定される画素の数を取得する際、高諧調の画像データを必要としない。そのため、植被率を精度良く計測するには、高画素、かつ低諧調の画像データＩ１が適している。

草丈は、株の根元から葉の先端までの長さである。植物の画像データから草丈を計測するには、ステレオカメラを用いるとよい。ステレオカメラを用いた距離計測においては、諧調数よりも画素数の方が計測精度に影響する。そのため、草丈を精度良く計測するには、高画素、かつ低諧調の画像データＩ１が適している。

茎数は、一株当たりの茎の数である。植物の画像データから茎数を計測するには、画像データから画像認識技術を用いて植物の茎部を検出し、検出した茎部の数を計測すればよい。画像認識を行う際、諧調数よりも画素数の方が画像認識精度に影響する。そのため、茎数を精度良く計測するには、高画素、かつ低諧調の画像データＩ１が適している。

葉色値は、植物の葉に含まれる葉緑素含有量を数値化した指標である。植物の葉と特定した画素の画素値とを用いることで、植物の画像から葉色値を計測することができる。葉色値の僅かな違いを精度良く計測するには、画素数よりも諧調数を必要とする。そのため、葉色値を精度良く計測するには、低画素、かつ高諧調の画像データＩ２が適している。

制御部２３０は、計測部２２１，２２２により計測された計測値を記憶部２４０に保存し、必要に応じて表示部２６０に表示する。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、データ通信容量を抑制可能である。また、高い計測精度を実現することが可能である。

なお、本実施例では、情報処理装置２００内で第１および第２の計測が行われているが、本発明はこれに限定されない。計測部２２１，２２２が撮像装置１００内に搭載されていてもよい。この場合、撮像装置１００内で第１および第２の計測が行われる。

また、本実施例では、被写体の画像データとして植物の画像データを使用する場合について説明したが、本発明は植物以外の物体を被写体とした場合でも上述した効果を得ることができる。

本実施例の情報処理システムは、実施例１の情報処理システム１０と同様の構成を有する。本実施例では、実施例１の情報処理システム１０との違いについてのみ、詳細を説明する。本実施例では、データ生成部１２１，１２２によるデータの処理方法が実施例１と異なる。

図４は、撮像装置１００内で生成される画像データを示す図である。図４（ａ）－図４（ｃ）はそれぞれ、画像データＩ０、第１のデータＩ１、および第２のデータＩ２を示している。

本実施例では、データ生成部１２１は、図４（ａ）の太枠で示される、あらかじめ設定された関心領域ＲＯＩ内の全画素を選択し、選択した全画素について諧調数がＭ０からＭ１に低減された第１のデータＩ１を生成する。データ生成部１２２は、あらかじめ設定された関心領域ＲＯＩ内から選択された画像データの行と列について１画素置きに画素を選択し、選択した画素について諧調数がＭ０のままの第２のデータＩ２を生成する。

本実施例の構成によれば、実施例１の構成よりもデータ通信容量を抑制可能である。

本実施例の情報処理システムは、実施例１の情報処理システム１０と同様の構成を有する。本実施例では、実施例１の情報処理システム１０との違いについてのみ、詳細を説明する。本実施例では、データ生成部１２１，１２２によるデータの処理方法が実施例１と異なる。

図５は、植物を撮影したＲＧＢ画像データから植物の生育情報を計測する場合に撮像装置１００内で生成される画像データを示す図である。図５（ａ）－図５（ｃ）はそれぞれ、画像データＩ０、第１のデータＩ１、および第２のデータＩ２を示している。

本実施例では、データ生成部１２１は、図５（ａ）の太枠で示される、あらかじめ設定された関心領域ＲＯＩ内の全画素を選択し、選択した全画素について諧調数がＭ０からＭ１に低減された第１のデータＩ１を生成する。データ生成部１２２は、あらかじめ設定された関心領域ＲＯＩ内から選択された画像データから計測に必要な画素のみを選択し、選択した画素について画素数がＭ０のままの第２のデータＩ２を生成する。

ここで、データ生成部１２２による計測に必要な画素のみを選択する方法について説明する。本実施例において、計測に必要な画素とは、葉色値の計測に必要な画素のことである。データ生成部１２２は、葉色値の計測に必要な画素として、植物の葉に該当する画素を選択する。データ生成部１２２は、例えば、ＲＧＢ信号をＨＳＶ色空間に変換した画像データから植物の葉が取りうる色相角の範囲内の画素を植物の葉に該当する画素として選択すればよい。図５（ｃ）に示される本実施例の第２のデータＩ２は、データ生成部１２２で選択された全画素についての画素位置Ｘ，Ｙ、および画素位置Ｘ，ＹにおけるＲ，Ｇ，Ｂの画素値の情報を有する。このように、第２のデータＩ２は、画像データでなくてもよい。

本実施例の構成によれば、実施例１および実施例２の構成よりもデータ通信容量を抑制可能である。
［その他の実施例］
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける一つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ））によっても実現可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。

１００ 撮像装置
１１０ 撮像部
１２１ データ生成部（第１の生成手段）
１２２ データ生成部（第２の生成手段）

Claims (16)

1. 植物の画像データを生成する撮像部と、
   前記画像データを用いて第１のデータを生成する第１の生成手段と、
   前記画像データを用いて前記第１のデータに比べて低画素、かつ高階調の第２のデータを生成する第２の生成手段と、
   前記第１のデータを用いて前記植物の第１の生育情報を取得する第１の取得手段と、
   前記第２のデータを用いて前記植物の第２の生育情報を取得する第２の取得手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１および第２のデータを外部機器に送信する送信手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記画像データの画素数は、前記第１のデータの画素数以上であり、
   前記画像データの諧調数は、前記第２のデータの諧調数以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記第２の生成手段は、トリミング処理、および間引き処理のうち少なくとも一つを実施することで前記第２のデータを生成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の撮像装置。
5. 前記第１のデータは、ＪＰＥＧ画像データであり、
   前記第２のデータは、ＲＡＷ画像データであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の撮像装置。
6. 前記第２の生成手段は、ＲＧＢ信号をＨＳＶ色空間に変換した画像データから所定の色相角の範囲内の画素を選択する処理を実施することで前記第２のデータを生成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の撮像装置。
7. 前記第１のデータは、ＪＰＥＧ画像データであることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記第１の取得手段は、植被率、草丈、および茎数のうち少なくとも一つに関する情報を取得し、
   前記第２の取得手段は、葉色値に関する情報を取得することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の撮像装置。
9. 前記植物は、稲および麦の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の撮像装置。
10. 植物の画像データに基づいて生成された第１のデータを用いて前記植物の第１の生育情報を取得する第１の取得手段と、
    前記画像データに基づいて生成され、前記第１のデータに比べて低画素、かつ高階調の第２のデータを用いて前記植物の第２の生育情報を取得する第２の取得手段とを有することを特徴とする情報処理装置。
11. 前記第１および第２のデータを受信する受信手段を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の情報処理装置。
12. 前記第１の取得手段は、植被率、草丈、および茎数のうち少なくとも一つに関する情報を取得し、
    前記第２の取得手段は、葉色値に関する情報を取得することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の情報処理装置。
13. 前記植物は、稲および麦の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の情報処理装置。
14. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の撮像装置と、
    請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の情報処理装置とを有することを特徴とする情報処理システム。
15. 植物の画像データを用いて第１のデータを生成する第１の生成ステップと、
    前記植物の画像データを用いて前記第１のデータに比べて低画素、かつ高階調の第２のデータを生成する第２の生成ステップと、
    前記第１のデータを用いて前記植物の第１の生育情報を取得する第１の取得ステップと、
    前記第２のデータを用いて前記植物の第２の生育情報を取得する第２の取得ステップとを有することを特徴とするデータの生成方法。
16. 請求項１５に記載のデータの生成方法を実行することを特徴とするプログラム。