JPH10323127A

JPH10323127A - 植物群生地の状態診断用画像解析装置及び診断用データを記録した記録媒体

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Publication number: JPH10323127A
Application number: JP13407097A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Sawada; 裕樹澤田; Masayuki Yanagi; 雅之柳
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-08
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: JP2967814B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ディジタルカラー画像に基づく植物群生地の状
態診断用画像解析装置を提供する。【解決手段】診断対象植物が基盤上に群生した植物群生
地１のディジタルカラー画像Igを画像作成装置３で作成
する。前記植物の生育状態を色彩により複数の状態に区
分けした色彩区分表７を設け、画像抽出手段５により前
記カラー画像Igの各画素（ピクセル）の色彩を色彩区分
表７と対比し且つ特定色彩区分に属する色彩の画素のみ
を抽出して診断画像Ipとする。解析手段８により前記カ
ラー画像Ig及び／又は診断画像Ipにより植物群生地１の
状態を診断する。好ましくは色彩区分表７に植物群生地
の基盤の色彩区分を含め、更に好ましくは色彩区分表に
植物の影の色彩区分を含める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は植物群生地の状態診
断用画像解析装置に関し、とくに芝草が群生したターフ
等の植物群生地の状態をディジタルカラー画像に基づい
て診断する画像解析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】サッカー競技場等の芝生（以下、ターフ
という。）、ターフ以外の緑化グランドカバー、緑化法
面、緑化壁面、植え込み、森林等の植物が群生した基盤
（以下、植物群生地という。）を管理するためには、そ
の植物の栄養状態、損傷状態、密度、植物群生地の緑被
率、裸地率等の状態の診断が不可欠である。とくに植物
の色彩はその栄養状態、水分状態などの各種の生体状態
を表しており、植物群生地の管理にとって重要な診断項
目の１つとなっている。従来農業とくに芝草の分野で
は、植物群生地の色彩、密度その他管理上重要な項目の
診断は殆どの場合目視により診断されている。また色彩
を客観的に診断するため、色彩計による測定、波長
分光特性の測定、色見表との比較などによる色彩の診
断が行われることもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記目視による
植物群生地の診断は、診断の客観性が乏しい上に経験と
熟練が不可欠であり、誰もが簡単に実施できる方法では
ない。

【０００４】他方ターフ等の植物群生地は、群生する植
物が全て同じ生育状態にあるのではなく、例えばターフ
の場合には健全葉、劣化葉、枯死葉等の異なる生育状態
のものを構成要素として含み、土壌等の基盤も構成要素
として含む。従って前記色彩計による測定又は波長
分光特性の測定による診断は、植物群生地の一定面積の
色彩の平均的な診断は可能であるものの、植物群生地中
の特定構成要素例えば健全葉のみの色彩の診断や異なる
構成要素の面積の比率の診断などは不可能であり、また
基盤の色彩によって診断結果が変動し易い問題点もあ
る。前記色見表との比較による診断は、人間の視覚に
よる判断を伴うので観察者により診断結果にばらつきが
生じ易い問題点があり、また前記各構成要素の面積の比
率の診断なども不可能である。

【０００５】そこで本発明の目的は、ディジタルカラー
画像に基づく植物群生地の状態診断用画像解析装置を提
供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１の実施例を参照する
に、本発明の植物群生地の状態診断用画像解析装置は、
診断対象植物が基盤上に群生した植物群生地１のディジ
タルカラー画像Igを作成する画像作成装置３、前記植物
の生育状態を色彩により複数の状態に区分けして記憶し
た色彩区分表７、前記カラー画像Igの各画素（ピクセ
ル）の色彩を色彩区分表７と対比し且つ特定色彩区分に
属する色彩の画素のみを抽出して診断画像Ipとする画像
抽出手段５、及び前記カラー画像Ig及び／又は診断画像
Ipにより植物群生地１の状態を診断する解析手段８を備
えてなるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１の実施例を参照するに、画像
作成装置３は例えばディジタルカメラ、ＣＣＤカメラと
することができ、又は植物群生地１の写真、スライドフ
ィルム等のアナログ画像をディジタル画像に変換するイ
メージスキャナ、フィルムスキャナー等の変換装置とす
ることができる。ディジタルカメラ等の画像作成装置３
は他の構成から分離して単独での運搬が可能であり、診
断対象植物の群生地１には画像作成装置３のみを持ち込
み、ディジタルカラー画像（以下、単にカラー画像とい
うことがある。）Igを作成することができる。また既存
の写真等を利用してカラー画像Igを作成することもでき
る。

【０００８】色彩区分表７の一例を図２に示す。図２に
示すように色彩区分表７は植物の生育状態を色彩により
複数の状態に区分けして記憶したものであり、また植物
群生地の基盤例えば土壌の色彩区分、植物の影の色彩区
分等を含めることができる。図２の各色彩区分はL^*a^*b^*
表色系で色彩の範囲を指定するが、色彩の指定は図示例
の表色系に限定されない。また色彩範囲の指定方法は、
例えばL^*a^*b^*表色系ではＣＲＴ等の画像表示装置10上に
L^*軸、a^*軸、b^*軸の三次元座標のグラフを表示して該グ
ラフ上で色彩範囲を指定することができ、指定範囲の色
彩の分布を視覚的に表現することができる。

【０００９】図３は本発明による植物群生地の状態診断
の流れ図の一例を示す。先ずステップ301において、画
像作成装置３により植物群生地１のディジタルカラー画
像Igを作成し、画像解析装置に入力する。ステップ302
では、画像作成装置３によるカラー画像Igの表色系が色
彩区分表７の表色系と異なる場合に、表色系変換手段４
によりカラー画像Igの表色系を色彩区分表７の表色系に
変換する。例えばＲＧＢ方式で作成されたカラー画像Ig
を色彩区分表７のL^*a^*b^*表色系に変換する。ステップ30
3〜304は、カラー画像Ig中の指定範囲についての画素の
色彩の平均値（以下、平均色ということがある。）を算
出する処理を示す。この処理により植物群生地の平均色
（以下、群生地平均色ということがある。）が算出で
き、従来の色彩計等の測定結果と本発明の解析装置の診
断結果との比較が可能となり、また後述する特定色彩区
分の平均色との比較が可能となる。ステップ303では、
例えば抽出手段５により画像表示装置10に表示したカラ
ー画像Ig上で平均色算出に適した範囲を指定する。ステ
ップ304の群生地平均色の算出は解析手段８で行う。

【００１０】ステップ305〜307は、カラー画像Ig中の特
定色彩区分の診断画像Ipを抽出して平均色（以下、区分
平均色ということがある。）を算出する処理を示す。例
えばターフ等の植物群生地の管理では植物の生体状態を
最も良く表す緑色葉の色彩から栄養状態等を診断する必
要があり、ステップ305〜307においてカラー画像Igから
緑色葉のみの診断画像Ipを抽出して栄養状態等の診断に
供する。ステップ305における色彩区分の指定は、予め
作成した色彩区分表７から特定の色彩区分を選択する
か、または画像表示装置10に表示したカラー画像Ig上で
範囲を確認しながら緑色葉の色彩区分を微調整しつつ指
定することができる。ステップ306の診断画像Ipの抽出
は、カラー画像Igの各画素について色彩をステップ305
で指定した色彩区分と対比し且つ指定した色彩区分に属
する色彩の画素のみを抽出することにより行う。ステッ
プ307の区分平均色の算出は解析手段８で行う。

【００１１】ステップ308で過去の診断結果のデータベ
ースを解析手段８へ入力し、ステップ309で植物群生地
において測定した画像以外の他の測定項目、例えば栄養
分析、乾物重量等の測定値を解析手段８へ入力する。過
去の診断結果及び他の測定項目の測定値の入力により、
ステップ310の診断において画像からの測定値と共にこ
れらの診断結果や測定値を利用できる。但しステップ30
8、309は本発明に必須のものではない。

【００１２】ステップ310において、カラー画像Ig及び
／又は診断画像Ipに基づき、解析手段８が植物群生地１
の状態を診断する。図３の例では、ステップ310でステ
ップ304及び307で算出した群生地平均色及び区分平均色
に基づく診断を行っている。即ちステップ307で求めた
緑色葉の区分平均色が良好であるときは窒素施肥等の状
態は十分と診断し、ステップ304で求めた群生地平均色
に黄化傾向が強いときは劣化葉又は枯死葉の比率が高い
と診断する。これらの診断結果から診断対象の植物群生
地は窒素施肥以外の原因、例えば過剰使用等による損傷
がある等の診断を導き出すことが可能である。なお緑色
葉の葉色評価により、植物の窒素養分含有率の診断をす
ることができる。また解析手段８は平均色の算出の他、
カラー画像Ig及び／又は診断画像Ipの画素数、該画素の
色彩の分布、最大値、最小値、標準偏差及びモード等を
算出して診断に用いることができる。またグラフ表示等
も可能である。

【００１３】ステップ311ではカラー画像Ig、診断画像I
p及び診断結果を出力装置12に印刷・出力し、光ディス
ク、フロッピーディスク等の記憶装置11に記憶・保存す
る。ステップ312で処理の終了を判断し、処理を継続す
る場合はステップ305に戻り、緑色葉以外の色彩区分例
えば劣化葉、枯死葉等の色彩区分について植物群生地の
状態診断を繰り返す。本発明の画像解析装置によれば、
植物群生地中の特定構成要素、例えば健全葉のみの色彩
の診断や異なる構成要素の面積の比率に基づく診断をす
ることが可能であり、また基盤の色彩や植物の影による
色彩の診断結果の変動を避けることができる。

【００１４】こうして本発明の目的である「ディジタル
カラー画像に基づく植物群生地の状態診断用画像解析装
置」の提供が達成できる。

【００１５】

【実施例】図４及び図５に示す流れ図は、サッカー競技
場のターフについてのカラー画像Igを複数の色彩区分の
診断画像Ipに分離し、各診断画像Ipを画像表示装置10上
で確認しながら、各診断画像Ipの画素数、該画素の色彩
の平均値、分布、最大値、最小値、標準偏差及びモード
などを算出し且つ対比することにより、ターフの損傷状
態、栄養状態を診断する本発明の実施例を示す。本実施
例では、ターフのアナログ画像であるスライドフィルム
をフィルムスキャナーでディジタル変換することにより
カラー画像を作成した。図４のステップ402〜404はフィ
ルムスキャナーによるディジタル変換処理を示す。先ず
ステップ402でスライドフィルム全体を粗画像として入
力し、粗画像を画像表示装置10上に表示し、ステップ40
3で画像表示装置10に表示した粗画像中から精密画像の
取り込み範囲を指定し、ステップ404でスライドフィル
ムから精密画像を入力してカラー画像を作成する。ステ
ップ404の精密画像の入力時にスライドフィルム上の微
細な対象を拡大してカラー画像とすることができるの
で、植物群生地の微細な対象をも解析の対象とすること
が可能である。

【００１６】ステップ405で、表色系変換手段４（図
１）によりＲＧＢ方式で作成されたカラー画像IgをL^*a^*
b^*表色系に変換する。また図１は、異なる光源下でのカ
ラー画像に対して同一の色彩区分表７による診断を可能
とするため、カラー画像の色彩を調節する色彩調節手段
６を設けている。カメラ等の画像作成装置３によりディ
ジタル画像Igを作成する場合は、植物群生地１における
光条件がディジタル画像Igに影響を及ぼす。例えば晴天
下で撮影する場合と曇天下で撮影する場合とでは、同じ
植物群生地１であっても顕著に色合いが異なるディジタ
ル画像Igとなる。図１の実施例では、植物群生地１に所
定色彩の色板16を設置し、カラー画像中の色板16の像の
色彩を色彩調節手段６により所定色彩と一致させる。所
定色彩は例えば色彩調節手段６に設けたメモリ6aに所定
表色系で記憶する。ステップ405で、表色系変換に加え
て色彩調整をすることができる。なお図１では、表色系
変換手段４と色彩調節手段６とを２つの機能を有する一
体のものとして表している。

【００１７】但し色板16を利用したディジタル画像Igの
色彩補正は、高度な技術を必要とする上、夜間等のよう
に植物群生地１における光量が絶対的に不足する場合は
補正が困難となり、特殊な色合いの演色性を持つ光源を
使用する場合等にも補正は不可能である。色彩補正を避
けるため、本発明の画像解析装置に色彩再現性の高い撮
影用照明装置（図示せず）を含めることができる。色彩
再現性の高い撮影用照明装置の一例は、植物群生地１に
対向させる開口とカメラ等の画像作成装置３が取り付け
可能な撮影口とを有し且つ前記開口及び撮影口以外から
の光の侵入を遮断する周囲壁、及び該周囲壁の内部に設
けた自然光に近い演色性の良い蛍光灯を有するものであ
る。例えばターフ等の植物群生地１上に前記撮影用照明
装置を設置して周囲からの光の侵入を遮断し、前記開口
を介して前記撮影口から植物群生地１の画像を撮影する
ことにより、植物群生地１の周囲環境、場所、時間等に
基づく光条件の相違に拘わらず、色彩再現性の高い同一
の光条件下でディジタル画像Igが作成でき、前記ディジ
タル画像Igの色彩補正を省略できる。また夜間及び建物
内等の光量が絶対的に不足する条件であっても画像作成
が可能である。さらに前記撮影用照明装置を可搬形と
し、発電機と組み合わせることにより、屋外、屋内を問
わず任意の場所での画像作成が可能となる。

【００１８】ステップ406においてカラー画像Ig中の解
析範囲すなわち状態診断の対象とする範囲を指定し、ス
テップ407で指定した範囲に基づき画像を拡大する。ス
テップ410は色彩区分に基づく診断画像Ipの抽出処理
を示し、ステップ411〜414の４ステップからなる。ステ
ップ411で色彩区分表７のうち色彩区分、例えばター
フの緑色葉の色彩区分を指定し、ステップ412〜413では
画像表示装置10上に表示したカラー画像Igで範囲を確認
しながら緑色葉の色彩区分を微調整しつつ色彩区分を指
定し、ステップ414で診断画像Ipを抽出する。色彩区分
表７で指定する色彩区分は、過去の診断結果等を参考に
して決めることができる。ステップ420〜450はそれぞれ
色彩区分〜基づく診断画像Ipの抽出処理を示し、ス
テップ410と同様の４ステップからなる。色彩区分〜
は、それぞれ劣化葉、枯死葉、影及び土壌の色彩区分
とすることができる。ステップ410〜450で抽出した診断
画像Ipは記憶装置11に記憶する。

【００１９】ステップ501では各診断画像Ipに含まれる
画素数の比率（以下、単に比率という。）及び各画素の
色彩の平均値を解析手段８により算出し、ステップ502
において各診断画像Ipの比率、平均色に基づき植物群生
地１の状態を診断する。すなわち本発明の画像解析装置
は、従来の診断方法では不可能であった植物群生地中の
異なる構成要素の面積の比率に基づく診断等を行うこと
ができる。図５のステップ502では、緑色葉の比率に比
し枯死葉の比率が非常に高いと判断でき、影の比率が非
常に低いことから葉の直立度は低いと診断し、土壌の比
率が高いことから過剰使用の損傷であると診断してい
る。図３の流れ図による診断と図４及び５の流れ図によ
る診断とを合わせて総合的な診断をすることもできる。
なお緑色葉、劣化葉及び枯死葉のそれぞれの色彩及びそ
の比率評価による肥料不足、及び病虫害発生予測をする
ことができる。また解析手段８により各診断画像Ipの画
素の色彩の分布、最大値、最小値、標準偏差及びモード
等を算出して診断に用いることができる。各診断画像Ip
をそれぞれ色の異なる二値画像として重畳表示し、又は
複数の診断画像Ipを同時に画像表示装置10上へ表示する
ことにより、各診断画像Ipの形状等の対比に基づく診断
をすることも可能である。

【００２０】なお植物群生地１に所定大きさのスケール
を設置してカラー画像Igを作成することにより、カラー
画像Ig及び／又は診断画像Ipの大きさの推定が可能にな
る。また植物群生地１の環境が大きさの測定を許さない
場合でも、スケールを含めて画像を作成すれば、後にそ
の画像から植物群生地１の大きさの推定をすることが可
能となる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の植物群生
地の状態診断用画像解析装置は、診断対象植物の生育状
態を色彩により複数の状態に区分けして記憶した色彩区
分表を設け、前記植物の群生地のディジタルカラー画像
及び／又は当該カラー画像から前記色彩区分表の特定色
彩区分に属する色彩の画素のみを抽出した診断画像によ
り前記植物群生地の状態を診断するので、以下の顕著な
効果を奏する。

【００２２】（イ）異なる生育状態の植物、影、基盤等
を構成要素として含む植物群生地のカラー画像から特定
の色彩区分の構成要素のみの診断画像を抽出し、特定構
成要素の色彩、形状等に基づく植物群生地の状態診断を
することができる。（ロ）また植物群生地の異なる構成要素の診断画像の対
比による植物群生地の状態診断をすることができる。（ハ）競技場ターフにおけるすり切れ色検出による過剰
使用の警告表示等に利用できる。（ニ）ターフ以外の緑化グランドカバー、緑化法面、緑
化壁面、植え込み、森林等の植物群生地の状態診断に広
く利用できる。

【００２３】（ホ）写真、スライド、デジタルカメラ等
の画像を適宜処理して解析対象とすることができるの
で、植物群生地での簡易な撮影作業だけで状況診断をす
ることができる。（ヘ）色彩区分表に基盤の色彩区分を含めることによ
り、カラー画像から基盤の色彩区分を除去し、基盤の色
彩による診断結果の変動をさけることができる。（ト）色彩区分表に影の色彩区分を含めることにより、
カラー画像から影の色彩区分を除去し、影の色彩による
診断結果の変動をさけることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の一実施例の説明図である

【図２】は、本発明の色彩区分表の一例の説明図であ
る。

【図３】は、植物群生地の診断処理の流れ図の一例であ
る。

【図４】は、植物群生地の診断処理の流れ図の他の例の
前半部分である。

【図５】は、図４に続く流れ図の後半部分である。

【符号の説明】

１…植物群生地３…画像作成装置４…表色系変換手段５…画像抽出手段６…色彩調節手段 6a…メモリ７…色彩区分表８…解析手段 10…画像表示装置 11…記憶装置 12…出力装置 13…入力装置 16…色板 17…スケール Ig…ディジタルカラー画像 Ip…診断画像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】診断対象植物が基盤上に群生した植物群生
地のディジタルカラー画像を作成する画像作成装置、前
記植物の生育状態を色彩により複数の状態に区分けして
記憶した色彩区分表、前記カラー画像の各画素の色彩を
前記色彩区分表と対比し且つ特定色彩区分に属する色彩
の画素のみを抽出して診断画像とする画像抽出手段、及
び前記カラー画像及び／又は診断画像により前記植物群
生地の状態を診断する解析手段を備えてなる植物群生地
の状態診断用画像解析装置。
【請求項２】請求項１の装置において、前記色彩区分表
に前記植物群生地の基盤の色彩区分を含めてなる植物群
生地の状態診断用画像解析装置。
【請求項３】請求項１又は２の装置において、前記色彩
区分表に前記植物の影の色彩区分を含めてなる植物群生
地の状態診断用画像解析装置。
【請求項４】請求項１〜３の何れかの装置において、前
記画像作成装置によるカラー画像の表色系を前記色彩区
分表の表色系と異なるものとし、前記カラー画像の表色
系を前記色彩区分表の表色系に変換する表色系変換手段
を設けてなる植物群生地の状態診断用画像解析装置。
【請求項５】請求項４の装置において、前記色彩区分表
の表色系をL^*a^*b^*表色系としてなる植物群生地の状態診
断用画像解析装置。
【請求項６】請求項１〜５の何れかの装置において、前
記解析手段により前記カラー画像及び／又は診断画像の
画素数、該画素の色彩の平均値、分布、最大値、最小
値、標準偏差及びモードを算出してなる植物群生地の状
態診断用画像解析装置。
【請求項７】請求項６の装置において、複数の前記診断
画像を記憶する記憶手段を設け、前記解析手段により各
診断画像の画素数、該画素の色彩の平均値、分布、最大
値、最小値、標準偏差及びモードを算出し且つ対比して
なる植物群生地の状態診断用画像解析装置。
【請求項８】請求項１〜７の何れかの装置において、色
彩再現性の高い撮影用照明装置を設け、前記ディジタル
カラー画像を前記照明装置による色彩再現性の高い同一
の光条件下で作成してなる植物群生地の状態診断用画像
解析装置。
【請求項９】請求項１〜７の何れかの装置において、前
記植物群生地に設置される所定色彩の色板、及び前記カ
ラー画像中の色板の像の色彩を前記所定色彩と一致させ
る色彩調節手段を設けてなる植物群生地の状態診断用画
像解析装置。
【請求項１０】請求項１〜９の何れかの装置において、
前記植物群生地に設置される所定大きさのスケールを設
けてなる植物群生地の状態診断用画像解析装置。
【請求項１１】診断対象植物が基盤上に群生した植物群
生地のディジタルカラー画像に基づき該植物群生地の状
態を診断するためのデータを記録したコンピュータ読み
取り可能な記憶媒体であって、前記植物の生育状態を色
彩により複数の状態に区分けした色彩区分表の構造を有
するデータを記録した記憶媒体。
【請求項１２】請求項１１の記憶媒体において、前記植
物群生地の基盤の色彩区分を含めた色彩区分表の構造を
有する診断用データを記録した記憶媒体。
【請求項１３】請求項１１又は１２の記憶媒体におい
て、前記植物の影の色彩区分を含めた色彩区分表の構造
を有する診断用データを記録した記憶媒体。
【請求項１４】請求項１１〜１３の何れかの記憶媒体に
おいて、前記各色彩区分をL^*a^*b^*表色系で記録した色彩
区分表の構造を有する診断用データを記録した記録媒
体。
【請求項１５】診断対象植物が基盤上に群生した植物群
生地のディジタルカラー画像の各画素の色彩の平均値を
群生地平均色として算出し、前記カラー画像の各画素の
色彩を前記植物の生育状態が色彩により複数の状態に区
分けして記憶された色彩区分表と対比し且つ特定色彩区
分に属する色彩の画素のみを抽出して診断画像とし、前
記診断画像の各画素の色彩の平均値を区分平均色として
算出し、前記群生地平均色及び／又は前記区分平均色に
より前記植物群生地の状態を診断する状態診断プログラ
ムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１６】請求項１５の記録媒体において、前記複
数の色彩区分についてそれぞれ前記診断画像を抽出し、
前記各診断画像に含まれる画素数の比率を算出し、前記
各診断画像の画素数の比率により前記植物群生地の状態
を診断する状態診断プログラムを記録したコンピュータ
読み取り可能な記録媒体。