JPH0517505U - 植物の成長状態計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非破壊，非接触で植物の生育状態を計測す
る。 【構成】 ビデオカメラユニット３と、２値化処理ユニ
ット５と、管理室装置ユニット７とを設け、ビデオカメ
ラ９で写した植物の画像を２値化後、面積や円形度を求
め、これを標準データと対比して、正常に生育している
か否かを判断する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、生育途中の植物の成長状態を計測する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、植物の成長状態を計測する技術としては、次に示すものがある。 １ 植物を苗床から抜き取り、生体重を秤で測る。 ２ 植物を苗床ごと重量測定する機構を栽培装置自体に設け、生体重を測る。

【０００３】 ３ 植物に光を照射し、その反射光強度を測定することにより植物の大きさを 測る。 ４ １列に並べた測定プローブとしての、発光素子と受光素子の間に葉をスキ ャンさせ、葉の面積を測定する装置を用いる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の技術では、次に示す問題があった。例１，例３の測定技 術では、植物を苗床から抜き取ったり、あるいは植物に強い光を照射するため、 植物の成長に影響を与える虞がある。例２の測定技術では、栽培装置が複雑な機 構を備えなければならず、しかも水耕栽培にだけ適用できるものである。又、例 １および例４では、植物を測定位置まで持って来るための人手による作業が必要 となり、機械による栽培の自動化が行ない難い。

【０００５】 しかも、上述した従来の技術は、いずれも植物全体の大きさによって植物の成 長度を計測する技術であったため、葉菜類の計測は可能であったが、果実野菜や 果実等の成長状態を計測することができなかった。 本考案は上記の課題を解決することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するための手段として、本考案の植物の成長状態計測装置は、 図１に例示するように、被計測植物の画像を入力する画像入力手段と、該画像入 力手段が入力した画像を量子化する量子化手段と、該量子化手段が量子化した量 子化画像データから所定の特徴を抽出する特徴抽出手段と、計測対象植物の標準 的な成長過程における特徴情報を予め記憶する成長モデル情報記憶手段と、該成 長モデル情報記憶手段に記憶されている上記特徴情報から所定の成長過程の特徴 情報を選択する成長モデル選択手段と、上記特徴抽出手段が抽出した特徴と、上 記成長モデル選択手段が選択した特徴情報との照合を行う照合手段と、該照合手 段の照合結果に基づいて、被計測植物の成長状態を判断する成長状態判断手段と を備えることを要旨とする。

【０００７】

【作用】

本考案の植物の成長状態計測装置は、画像入力手段が被計測植物の画像を入力 し、これを量子化手段が量子化して、量子化画像データを作成し、特徴抽出手段 が所定の特徴を抽出する。

【０００８】 一方、成長モデル選択手段が成長モデル情報記憶手段に記憶されている計測対 象植物の標準的な成長過程における特徴情報から所定の成長過程の特徴情報を選 択する。 特徴抽出手段の出力と、成長モデル選択手段の出力とを照合手段が照合し、成 長状態判断手段が照合結果に基づいて被計測植物の成長状態を判断する。

【０００９】 これにより、被計測植物に非接触、被破壊で、かつ成長に履歴を与えることな く大きさや形状を検出し、これが標準の大きさや形状に対してどの程度ズレてい るかに基づいて、被計測植物の成長状態を判断することができる。

【００１０】

【実施例】

次に本考案の一実施例を説明する。図２は植物の成長状態計測装置１の全体構 成図、図３は成長状態の判断処理のフローチャートである。 植物の成長状態計測装置１は、ビデオカメラユニット３と、２値化処理ユニッ ト５と、管理室装置ユニット７とを備えている。

【００１１】 ビデオカメラユニット３は、野菜や果樹等の植物が植えられている農場に設置 される。ビデオカメラユニット３は、ビデオカメラ９と、カメラ制御装置１１と を備えている。カメラ制御装置１１は、ビデオカメラ９の撮像位置を制御する。 ２値化処理ユニット５は、ビデオカメラユニット３の近傍に配設され、２値化 処理回路１３と、形状特徴抽出演算ユニット１５と、通信ユニット１７とを備え る。２値化処理回路１３は、ビデオカメラ９から出力されたアナログビデオ信号 を２値化ビデオ信号に変更する電子回路である。形状特徴抽出演算ユニット１５ は、２値化ビデオ信号の画像中に含まれる植物の形状解析を行なって形態的特徴 を数量的にとらえるものであって、所定の演算プログラムを内蔵したマイクロコ ンピュータ構成である。

【００１２】 形状特徴抽出演算ユニット１５は、適宜次に示す形状特徴を抽出する機能を有 する。 ａ．幾何学的特徴 面積，周囲長，弦，図形幅，投影と切片，直径（図形に 含まれる任意の２画素間の距離の最長），位置，凹凸性，モーメントの抽出機能 。これらを組み合わせて，新しい特徴，即ち複合的特徴を定義して抽出する機能 。

【００１３】 ｂ．境界線特徴 境界追跡により求められた図形境界線（境界画素）の座標 リストから，境界の凹凸形状の特徴を調べたり，境界線を関数表現してそのフー リエ展開係数により特徴を表現するフーリエ記述子を求める機能。 ｃ．図形の分解・合成 複雑な形状の図形を簡単な形状の図形の集合で表現 し，その構造を解析する機能。

【００１４】 通信ユニット１７は、形状特徴抽出演算ユニット１５と、カメラ制御装置１１ とに接続されており、管理室装置ユニット７との間でデータおよび制御信号の送 受信を行なう。 管理室装置ユニット７は、農場から離れた管理室に設置されており、パーソナ ルコンピュータ２１と、ディスプレイ２３と、キーボード２５と、プリンタ２７ と、ビデオモニタ２９とを備えている。パーソナルコンピュータ２１は、各種外 部記憶媒体２１ａや入出力インタフェース、および通信ユニット３１を備える。 外部記憶媒体２１ａには、成長状態の判断処理のプログラムが格納されている。 通信ユニット３１は、２値化処理ユニット５の通信ユニット１７との間で所定の 通信を行なう。ビデオモニタ２９は、ビデオカメラ９の画像をモニタするもので あって、ビデオカメラユニット３のリモコンユニット３３を備える。

【００１５】 次に、管理室装置ユニット７によって実行される成長状態の判断処理を図３に 基づいて説明する。 成長状態の判断処理では、まず計測対象の特定を行なう（ステップ１００，以 後Ｓ１００と記す）。計測対象の特定は、リモコンユニット３３とビデオモニタ ２９とを用いてビデオカメラユニット３を操作して行なう。例えば、試料とする 植物の所定部分をビデオカメラ９で撮影する。この計測対象の特定処理は、毎回 行なってもよく、あるいは一度特定後、それに固定してもよい。

【００１６】 次に２値化演算を行なう（Ｓ２００）。２値化演算は、２値化処理回路１３に よって行なわれる。 次いで、形状特徴の抽出演算処理を行なう（Ｓ３００）。形状特徴の抽出演算 処理は、パーソナルコンピュータ２１の外部記憶媒体２１ａに格納されている形 状特徴抽出演算ユニット１５の制御プログラムによって、所定事項を指令して実 行する。

【００１７】 形状特徴抽出演算ユニット１５の制御プログラムでは、図４に示すように、ま ず形状解析図形の特定を行なう（Ｓ３１０）。形状解析図形の特定は、２値化処 理後の画像をディスプレイ２３上に写し出し、カーソルを用いて、形状解析する 図形を指示することにより行なう。

【００１８】 次に、特徴抽出項目の指定を行なう（Ｓ３２０）。特徴抽出項目の指定は、デ ィスプレイ２３上に、形状特徴抽出演算ユニット１５によって抽出することがで きる特徴の項目をメニュー表示し、これを選択することによって行なう。例えば 、投影面積，円形度等に関する量の抽出を指定する。

【００１９】 なお、形状特徴抽出演算ユニット１５の制御プログラムによる処理は、毎回行 なってもよく、あるいは一度指定後、それに固定してもよい。 Ｓ３１０およびＳ３２０によって、形状解析図形が特定され、かつ特徴抽出項 目が指定された形状特徴抽出演算ユニット１５は、２値化処理回路１３から出力 された２値化ビデオ信号から所定の特徴を抽出して、通信ユニット１７，３１を 順に介して、パーソナルコンピュータ２１に解析データを出力する。

【００２０】 解析データを入力するパーソナルコンピュータ２１では、標準データの読み出 しを行なう（Ｓ４００）。標準データの読み出しは、パーソナルコンピュータ２ １の外部記憶媒体２１ａに格納されている標準データテーブル２１ａａから読み 出すものである。標準データテーブル２１ａａは、被計測対象の植物に関する標 準的な特徴を成長過程に対応させて予め記憶するものである。例えば、発芽から の経過日数における標準的な投影面積や円形度を記憶する。

【００２１】 次いで、成長状態の判定を行なう（Ｓ５００）。成長状態の判定は、標準デー タと解析データとに基づいて、それらが所定の基準のもとで類似しているか、あ るいは類似の度合の程度はどれ位であるかをまず求める。次に、類似していれば 、被計測対象の植物が正常に生育していると判断し、不足があれば成長が何日遅 れているかを判断する。

【００２２】 又、この成長状態の判定では、次に示すことを判断する。被計測対象の植物の 大きさおよび形状から収穫できる状態に達したことや収穫するまでに何日あるか の判断を行なう。又、植物の成長状態から不足肥料の成分や量を判断する 成長状態の判定結果は、ディスプレイ２３およびプリンタ２７に出力される（ Ｓ６００）。これにより、成長状態の判断処理が一旦終了される。この成長状態 の判断処理は、所定時間毎、例えば１日毎に起動され、植物の成長状態を自動的 に記録する。

【００２３】 以上に説明した植物の成長状態計測装置１は、農場に植えられている植物を抜 き取ったり、苗床ごと重さを測定したりすることなく、ビデオカメラ９で撮影す るだけで植物の成長状態を計測することができる。したがって、非接触，非破壊 で行なえることから、植物の成長に履歴を与えることなく、かつ既設の栽培室に 適用可能で、しかも測定作業が容易で人手を要しないシステムを構築できるとい う極めて優れた効果を奏する。

【００２４】 そのうえ、形状特徴を抽出して、生育状態を判断することから、正常に生育し ている植物の特徴を蓄積し、データベースを更新して信頼性を高くしたり、又は 新たらしい植物データベースを作ることが容易である。 なお、本考案は上記実施例に限定されるものでなく、本考案の要旨を変更しな い範囲で種々な態様の実施が可能である。例えば、ビデオカメラユニット３を複 数配設して、多種類の植物を監視するようにしてもよい。又、ビデオカメラ９の 向きをプリセットする構成にして、複数の植物を監視するようにしてもよい。

【００２５】

【考案の効果】

本考案の植物の成長状態計測装置は、被計測植物を抜き取ったり、苗床ごと重 さを測定したりすることなく、撮影するだけで植物の成長状態を計測することが できる。したがって、非接触，非破壊で行なえることから、植物の成長に履歴を 与えることなく、かつ既設の栽培室に適用可能で、しかも測定作業が容易で人手 を要しないシステムを構築できるという極めて優れた効果を奏する。

【００２６】 そのうえ、形状特徴を抽出して、生育状態を判断することから、正常に生育し ている植物の特徴を蓄積し、成長モデルのデータベースを更新して信頼性を高く したり、又は新たらしい植物の成長モデルを作ることが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の植物の成長状態計測装置の基本的構成
を例示する構成図である。

【図２】実施例の成長状態計測装置の構成図である。

【図３】成長状態の判断処理のフローチャートである。

【図４】形状特徴抽出演算ユニット１５の制御プログラ
ムのフローチャートである。

【符号の説明】

１…植物の成長状態計測装置 ３…ビデオカメラユニット ５…２値化処理ユニット ７…管理室装置ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 柴田 孝信 愛知県名古屋市中区栄２丁目３番１号 株 式会社メイテツク内 (72)考案者 冨田 政之 愛知県名古屋市中区栄２丁目３番１号 株 式会社メイテツク内 (72)考案者 岩尾 憲三 愛知県名古屋市天白区植田３丁目704番地 三旺マンシヨン第６植田104号

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被計測植物の画像を入力する画像入力手
   段と、 該画像入力手段が入力した画像を量子化する量子化手段
   と、 該量子化手段が量子化した量子化画像データから所定の
   特徴を抽出する特徴抽出手段と、 計測対象植物の標準的な成長過程における特徴情報を予
   め記憶する成長モデル情報記憶手段と、 該成長モデル情報記憶手段に記憶されている上記特徴情
   報から所定の成長過程の特徴情報を選択する成長モデル
   選択手段と、 上記特徴抽出手段が抽出した特徴と、上記成長モデル選
   択手段が選択した特徴情報との照合を行う照合手段と、 該照合手段の照合結果に基づいて、被計測植物の成長状
   態を判断する成長状態判断手段とを備える植物の成長状
   態計測装置。