WO2016174803A1 - 植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法 - Google Patents

植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法 Download PDF

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WO2016174803A1
WO2016174803A1 PCT/JP2016/001132 JP2016001132W WO2016174803A1 WO 2016174803 A1 WO2016174803 A1 WO 2016174803A1 JP 2016001132 W JP2016001132 W JP 2016001132W WO 2016174803 A1 WO2016174803 A1 WO 2016174803A1
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plant
light
moisture
detection
plant stress
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PCT/JP2016/001132
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藤山　毅
祐二 寺島
一寛 柳
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses

Definitions

  • the present disclosure relates to a plant stress detection apparatus and a plant stress detection method for detecting a distribution state related to the presence or absence of plant stress.
  • Patent Document 1 is known as a prior art for measuring water stress in plants using the above method.
  • a first non-polarizable electrode is connected to a plant
  • a second non-polarizable electrode is connected to soil in which the plant is vegetated
  • a potentiometer is provided between the two non-polarizable electrodes.
  • the water stress applied to the plant can be measured by measuring the electromotive force between the non-polarizable electrodes by the potentiometer.
  • the present disclosure is intended to provide a plant stress detection apparatus and a plant stress detection method that can accurately detect at least a distribution state related to the presence or absence of water stress of a plant without complicating the work of an observer.
  • the plant stress detection device has a first light source that irradiates a plant with reference light having a first wavelength that is difficult to be absorbed by moisture by optical scanning, and a property that is easily absorbed by moisture by optical scanning.
  • a second light source that irradiates the plant with measurement light having a second wavelength, and a second irradiation area that is different from the first irradiation area and the reflected light of the reference light reflected at the irradiation position of the plant having the first irradiation area.
  • a detector that detects the presence of moisture and undulation in the plant based on the reflected light of the measurement light reflected at the irradiation position of the plant.
  • the plant stress detection method of the present disclosure is a plant stress detection method in a plant stress detection apparatus, and is a process of irradiating a plant with a reference light having a first wavelength having characteristics that are difficult to be absorbed by moisture by optical scanning. And a process of irradiating the plant with measurement light of the second wavelength having a characteristic that is easily absorbed by moisture by optical scanning, and reflected light of the reference light reflected at the irradiation position of the plant having the first irradiation area A process of detecting the presence or absence of moisture and undulation of the plant based on the reflected light of the measurement light reflected at the irradiation position of the plant having the second irradiation area different from the one irradiation area.
  • FIG. 1 is a conceptual explanatory diagram illustrating an example of a usage situation of the plant stress detection camera of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing in detail an example of the internal configuration of the plant stress detection camera of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing in detail an example of the internal configuration of the image determination unit of the plant stress detection camera of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of an initial operation in the control unit of the plant stress detection camera of the present embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating the principle of distance detection using reference light having a first wavelength (for example, 905 nm) among two different wavelengths (for example, 905 nm and 1550 nm) of the invisible light sensor.
  • FIG. 1 is a conceptual explanatory diagram illustrating an example of a usage situation of the plant stress detection camera of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing in detail an example of the internal configuration of the plant stress detection camera of the present embodiment.
  • FIG. 5B is a principle explanatory diagram of moisture detection using reference light and measurement light of two different wavelengths (for example, 905 nm and 1550 nm) of the invisible light sensor.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle of detection of moisture and swell in the invisible light sensor.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of an operation outline regarding irradiation of the reference light and measurement light to the plant of the plant stress detection camera of the present embodiment, and diffuse reflection light and scattered light generated by irradiation at the irradiation position of the plant.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of identification of near-infrared spectroscopy of water (H 2 O).
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining an example of a detailed operation procedure related to detection of moisture and undulation of a plant in the invisible light sensor.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a detailed operation procedure of output image size calibration in the display control unit of the plant stress detection camera of the present embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of moisture distribution in plant leaves, the presence / absence of undulations, reference light as laser light, and intensity distribution of diffuse reflected light of measurement light.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an example of the transition of the moisture distribution of the entire plant when the areas of the irradiation positions of the reference light and the measurement light are the same.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a detailed operation procedure of output image size calibration in the display control unit of the plant stress detection camera of the present embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of moisture distribution in plant leaves, the presence / absence of undulations, reference light as laser
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of the transition of the distribution of moisture and undulation in the plant leaves when the areas of the irradiation positions of the reference light and the measurement light are different.
  • FIG. 14 shows a plant in the case where the area of the irradiation position is changed using only one of the reference light and the measurement light, and on the basis of the distance from the plant stress detection camera detected using the reference light. It is explanatory drawing of the comparative example which shows an example of transition of the wave
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of the transition of the moisture distribution in the leaves of the plant when the water content is changed so as to increase.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of the transition of the moisture distribution of the leaves of the plant when the water content is changed so as to decrease.
  • FIG. 17A is a diagram illustrating an example of the transition of the leaf swell distribution of the plant when the water content does not change but changes so that the fertilizer supplied to the plant increases.
  • FIG. 17B is a diagram showing a specific leaf photograph example of the transition shown in FIG. 17A.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of the transition of the distribution of plant leaf swell when the projected area in the plant stress detection camera of the plant leaf changes, although the water content of water does not change.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the detection result of the intensity ratio of the diffuse reflected light and the change in the moisture and swell of the plant leaf.
  • the present embodiment specifically discloses a plant stress detection apparatus and a plant stress detection method according to the present disclosure
  • the present embodiment specifically discloses a plant stress detection apparatus and a plant stress detection method according to the present disclosure
  • the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
  • more detailed description than necessary may be omitted.
  • detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.
  • the accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.
  • a plant stress detection camera 1 shown in FIG. 1 will be described as an example.
  • This embodiment can also be expressed as a plant stress detection method that executes each process performed by the plant stress detection camera.
  • the plant stress detection apparatus of this embodiment is not limited to the plant stress detection camera 1 shown in FIG.
  • Patent Document 1 it has been described that the measurement of the presence or absence of water stress in the plant is considered, but for example, the measurement of the presence or absence of the leaf shape (specifically, undulation) of the plant is considered. It has not been.
  • the plant stress detection camera 1 of the present embodiment can detect the distribution state of the presence or absence of moisture in the plant, and can also detect the distribution state of the presence or absence of the leaf shape (specifically, undulation) of the plant, for example.
  • the state with undulation refers to a state in which it is possible to confirm that the observation target (for example, a leaf of a plant) has a shape oblique to the optical axis direction of the plant stress detection camera 1. Accordingly, if it is possible to confirm that the observation target (for example, a plant leaf) has a shape perpendicular to the optical axis direction of the plant stress detection camera 1, there is no undulation.
  • the observation target of the plant stress detection camera 1 of the present embodiment is a plant, and a more specific example will be described by illustrating fruit vegetables.
  • fruit vegetables such as tomatoes
  • the moisture and fertilizers in the roots and leaves are digested to an appropriate amount in photosynthesis.
  • moisture and fertilizer need to be in a deficient state.
  • the leaves are in a flat state as a healthy state.
  • the shape of the leaves is warped.
  • fertilizer is supplied excessively, the veins rise and the leaf shape undulates.
  • the plant stress detection camera 1 irradiates a plant (for example, a leaf) with a plurality of types of laser light having different wavelengths, and based on the intensity ratio of each diffusely reflected light reflected at the leaf irradiation position. An example of detecting leaf moisture and undulation will be described.
  • FIG. 1 is a conceptual explanatory diagram illustrating an example of a usage situation of the plant stress detection camera 1 of the present embodiment.
  • the plant stress detection camera 1 is installed at a fixed point in a greenhouse where fruit vegetables such as tomatoes are vegetated. Specifically, the plant stress detection camera 1 is installed on a base BS fixed to an attachment jig ZG attached so as to sandwich, for example, a columnar column MT1 extending vertically upward from the ground. ing.
  • the plant stress detection camera 1 operates by being supplied with power from a power switch PWS attached to the support MT1.
  • Reference light LS1 and measurement light LS2 which are a plurality of types of laser beams having different wavelengths toward the plant PT to be observed. Is irradiated over the irradiation range RNG.
  • the plant PT is, for example, a plant of fruit vegetables such as tomatoes, and grows roots from the soil SL filled in the soil pot SLP installed on the base BB.
  • the stem PT1, the stem PT2, the leaf PT3, and the fruit Each has PT4 and flower PT5.
  • a fertilizer water supply device WF is installed on the base BB.
  • the fertilizer water supply device WF supplies water to the soil pot SLP via the cable WL, for example, according to an instruction from the wireless communication system RFSY connected via a LAN (Local Area Network) cable LCB2.
  • the plant stress detection camera 1 receives the diffuse reflection light RV1 and RV2 reflected at the irradiation position of the plant PT irradiated with the reference light LS1 and the measurement light LS2, and further receives the environmental light RV0.
  • the plant stress detection camera 1 has a normal camera function, and is an image within a predetermined angle of view (that is, an image of the plant PT in the greenhouse shown in FIG. 1) by the incident light of the ambient light RV0. Can be imaged.
  • the plant stress detection camera 1 outputs various detection results (described later) based on the diffuse reflected light RV1 and RV2 and output data including image data to the data logger DL.
  • the data logger DL outputs the output data from the plant stress detection camera 1 via the LAN cable LCB1 and the wireless communication system RFSY to a management PC (Personal Computer) in a control room in the office that is geographically separated from the greenhouse. , Not shown).
  • the radio communication system RFSY is not particularly limited in communication specifications, but controls communication between the data logger DL in the greenhouse and the management PC in the office control room, and further supplies water and fertilizer to the soil pot SLP. An instruction from the management PC regarding supply is transmitted to the fertilizer water supply device WF.
  • a monitor 50 is connected to the management PC in the office control room, and the management PC displays the output data of the plant stress detection camera 1 transmitted from the data logger DL on the monitor 50.
  • the monitor 50 displays, for example, the entire plant PT to be observed and the distribution state relating to the presence or absence of moisture in the entire plant PT.
  • the monitor 50 displays an enlarged distribution state of a specific designated portion (that is, a designated portion ZM designated by an observer using the management PC) in the entire plant PT and an image corresponding to the designated portion. Data is generated and displayed for comparison.
  • the plant stress detection camera 1 includes a visible light camera VSC and a non-visible light sensor NVSS.
  • the visible light camera VSC images the plant PT in the greenhouse using the ambient light RV0 for visible light having a predetermined wavelength (for example, 0.4 to 0.7 ⁇ m), for example, in the same manner as an existing surveillance camera.
  • a predetermined wavelength for example, 0.4 to 0.7 ⁇ m
  • the image data of the plant imaged by the visible light camera VSC is referred to as “visible light camera image data”.
  • the invisible light sensor NVSS projects reference light LS1 and measurement light LS2 that are invisible light (for example, infrared light) having a plurality of types of wavelengths (see below) to the same plant PT as the visible light camera VSC. .
  • the non-visible light sensor NVSS uses the intensity ratio of the diffuse reflection light RV1 and RV2 reflected at the irradiation position of the plant PT irradiated with the reference light LS1 and the measurement light LS2, and moisture at the irradiation position of the plant PT to be observed. Detects the presence or absence of undulations.
  • the plant stress detection camera 1 adds output image data (hereinafter referred to as “detection result image data”) corresponding to a detection result of moisture and swell of the non-visible light sensor NVSS to the visible light camera image data captured by the visible light camera VSC.
  • detection result image data output image data
  • display data obtained by combining information on detection result image data The display data is not limited to the image data obtained by combining the detection result image data and the visible light camera image data.
  • the display data may be image data generated so that the detection result image data and the visible light camera image data can be compared.
  • the output destination of the display data from the plant stress detection camera 1 is, for example, an external connection device connected to the plant stress detection camera 1 via a network (not shown), and is the data logger DL or the communication terminal MT (FIG. 2). reference).
  • This network may be a wired network (for example, an intranet or the Internet) or a wireless network (for example, a wireless LAN).
  • FIG. 2 is a block diagram showing in detail an example of the internal configuration of the plant stress detection camera 1 of the present embodiment.
  • the plant stress detection camera 1 shown in FIG. 2 includes a non-visible light sensor NVSS and a visible light camera VSC.
  • the non-visible light sensor NVSS includes a control unit 11, a projection unit PJ, and an image determination unit JG.
  • the projection unit PJ includes a first projection light source 13, a second projection light source 15, and a projection light source scanning optical unit 17.
  • the image determination unit JG includes an imaging optical unit 21, a light receiving unit 23, a signal processing unit 25, a detection processing unit 27, and a display processing unit 29.
  • the visible light camera VSC includes an imaging optical unit 31, a light receiving unit 33, an imaging signal processing unit 35, and a display control unit 37.
  • Communication terminal MT is carried by a user (for example, an observer of growth of plant PT of fruit vegetables such as tomatoes, etc.).
  • the control unit 11 is configured using, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), or a DSP (Digital Signal Processor), and performs overall operation control of each unit of the visible light camera VSC and the invisible light sensor NVSS. Signal processing for controlling the data, input / output processing of data with other units, data calculation processing, and data storage processing. Moreover, the control part 11 contains the timing control part 11a mentioned later (refer FIG. 3).
  • a CPU Central Processing Unit
  • MPU Micro Processing Unit
  • DSP Digital Signal Processor
  • control unit 11 When the control unit 11 acquires information on the detection target distance transmitted by the user's input operation of the data logger DL or the communication terminal MT, a plant of a specific substance (for example, plant PT) that is detected by the invisible light sensor NVSS. A detection target distance range from the stress detection camera 1 is calculated, and information on the acquired detection target distance or the calculated detection target distance range is set in the signal processing unit 25 or the detection processing unit 27 described later. Moreover, the control part 11 sets the detection threshold value M of the plant PT used as the detection object of the invisible light sensor NVSS to the detection process part 27 mentioned later. Details of the operation of the control unit 11 will be described later with reference to FIG.
  • the control unit 11 also includes a first motor (not shown) for controlling the beam diameter of the reference light LS1 projected from the first projection light source 13 (in other words, the irradiation area of the reference light LS1 on the plant PT), A second motor (not shown) for controlling the beam diameter of the measurement light LS2 projected from the second projection light source 15 (in other words, the irradiation area of the measurement light LS2 on the plant PT) is included.
  • the timing control unit 11a controls the projection timing of the first projection light source 13 and the second projection light source 15 in the projection unit PJ. Specifically, the timing controller 11 a sends a light source scanning timing signal TR to the first projection light source 13 and the second projection light source 15 when projecting projection light onto the first projection light source 13 and the second projection light source 15. Output.
  • the timing controller 11a alternately outputs the light source emission signal RF to the first projection light source 13 or the second projection light source 15 at the start of a predetermined projection cycle. Specifically, the timing controller 11a outputs the light source emission signal RF to the first projection light source 13 at the start of the odd-numbered projection cycle, and outputs the light source emission signal RF to the second projection light source at the start of the even-numbered projection cycle. 15 is output.
  • the light source emission signal RF is sent to the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a of the detection processing unit 27 as a signal (reference signal) indicating the start timing at the time of distance measurement from the plant stress detection camera 1 to the plant PT. Entered.
  • the first projection light source 13 As an example of the first light source receives the light source scanning timing signal TR from the timing control unit 11a of the control unit 11, the first projection light source 13 from the timing control unit 11a every odd-numbered projection cycle (predetermined value).
  • the reference light LS1 for example, near-infrared light
  • the reference light LS1 projected from the first projection light source 13 is used for distance measurement from the plant stress detection camera 1 to the irradiation position of the plant PT that is an object to be detected.
  • the wavelength 905 nm of the reference light LS1 is a wavelength having characteristics that are difficult to be absorbed by moisture (see FIG. 8).
  • the presence or absence of moisture or swell in the plant PT may be determined by comparing with a predetermined detection threshold M.
  • This detection threshold value M may be a predetermined value or an arbitrarily set value, and further, a value based on the intensity of diffusely reflected light acquired without moisture or undulation (for example, moisture or It may be a value obtained by adding a predetermined margin to the intensity value of diffusely reflected light acquired in a state where there is no undulation. That is, the presence / absence of detection of moisture or undulation may be determined by comparing detection result image data acquired without moisture or undulation with detection result image data acquired thereafter.
  • a threshold suitable for the environment where the plant stress detection camera 1 is installed is set as the detection threshold M for the presence or absence of moisture or undulation. can do.
  • the second projection light source 15 As an example of the second light source receives the light source scanning timing signal TR from the timing control unit 11a of the control unit 11, from the timing control unit 11a every even-numbered projection cycle (predetermined value).
  • the measurement light LS2 (for example, infrared light), which is invisible laser light having a predetermined wavelength (for example, 1550 nm), is transmitted through the projection light source scanning optical unit 17 to the plant PT. Project to.
  • the measurement light LS2 projected from the second projection light source 15 is used to determine whether moisture or undulation has been detected in the plant PT.
  • the wavelength 1550 nm of the measurement light LS2 is a wavelength that has a characteristic of being easily absorbed by moisture (see FIG. 8).
  • the plant stress detection camera 1 uses the plant stress detection camera 1 to the plant PT using the irradiation time of the reference light LS1 and the light reception time of the diffuse reflected light RV1 at the irradiation position of the plant PT irradiated with the reference light LS1.
  • the distance to the irradiation position can be measured.
  • the plant stress detection camera 1 uses the diffuse reflection light RV1 of the reference light LS1 as reference data for detecting moisture and undulation at the irradiation position of the plant PT, and at the irradiation position of the plant PT irradiated with the measurement light LS2.
  • the plant stress detection camera 1 uses the reference light LS1, the measurement light LS2, and the diffuse reflection light of two different wavelengths for measuring the distance from the camera to the plant PT and for detecting moisture and undulation in the plant PT.
  • RV1 and RV2 moisture and swell of the plant PT can be detected with high accuracy.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of identification of near-infrared spectroscopy of water (H 2 O).
  • the horizontal axis of FIG. 8 is the wavelength (nm), and the vertical axis of FIG. 8 is the transmittance (%).
  • the reference light LS1 having a wavelength of 905 nm has a characteristic that the transmittance of water (H 2 O) is almost 100%, and is thus hardly absorbed by moisture.
  • the measurement light LS2 having a wavelength of 1550 nm has a characteristic of being easily absorbed by moisture because the transmittance of water (H 2 O) is close to 10%. Therefore, in the present embodiment, the wavelength of the reference light LS1 projected from the first projection light source 13 is 905 nm, and the wavelength of the measurement light LS2 projected from the second projection light source 15 is 1550 nm.
  • the projection light source scanning optical unit 17 measures the reference light LS1 projected from the first projection light source 13 or the measurement light LS2 projected from the second projection light source 15 on the plant PT present in the detection area of the invisible light sensor NVSS. Are scanned two-dimensionally (see FIG. 7). Thereby, the image determination unit JG measures the distance from the plant stress detection camera 1 to the irradiation position of the reference light LS1 of the plant PT based on the diffuse reflection light RV1 reflected by the reference light LS1 at the irradiation position of the plant PT. it can.
  • the plant stress detection camera 1 uses the plant light PT irradiated with the reference light LS1 and the measurement light LS2 based on the diffuse reflection light RV2 reflected by the measurement light LS2 at the irradiation position of the plant PT and the above-described diffuse reflection light RV1. It is possible to detect the presence or absence of moisture or undulation at the irradiation position.
  • FIG. 7 shows an operation outline of irradiation of the reference light LS1 and measurement light LS2 to the plant PT of the plant stress detection camera 1 of the present embodiment, and diffuse reflected light RV1, RV2 and scattered light generated by irradiation at the irradiation position of the plant PT. It is explanatory drawing. In order to make the explanation of FIG. 7 easy to understand, it is assumed that the reference light LS1 and the measurement light LS2 do not pass through the leaf PT3, the shape of the leaf PT3 is flat (that is, there is no undulation), and the thickness is constant. Further, in FIG.
  • the irradiation position of the reference light LS1 and the irradiation position of the measurement light LS2 on the leaf PT3 are illustrated so as to be different, but actually the reference light LS1 and the measurement light LS2 have different irradiation areas. Are irradiated toward the same irradiation position.
  • the plant stress detection camera 1 scans in a two-dimensional direction of the X direction and the Y direction by laser light emission and periodically switches the reference light LS1 and the measurement light LS2 alternately.
  • a dotted-line rectangle GS corresponds to one pixel of visible light camera image data captured by the plant stress detection camera 1.
  • the plant stress detection camera 1 alternately emits reference light LS1 as incident light and measurement light LS2 as incident light toward a plant PT (more specifically, a leaf PT3) to be observed by laser light emission. Switch and project.
  • the reference light LS1 since the reference light LS1 has a wavelength that is difficult to be absorbed by moisture, even when there is moisture at the irradiation position of the leaf PT3, the reference light LS1 is not absorbed and is diffused by irradiation of the reference light LS1. Reflected light RV1 (see * mark) and a plurality of scattered lights are generated.
  • the measurement light LS2 Since the measurement light LS2 has a wavelength that is easily absorbed by moisture, when there is moisture at the irradiation position of the leaf PT3, a part of the measurement light LS2 is absorbed and diffused reflected light is irradiated by the irradiation of the measurement light LS2. Diffuse reflected light RV2 (see the mark *) having a lower intensity than that of RV1 and a plurality of scattered lights are generated.
  • the incident light energy of the reference light LS1 is “I input 905 ”
  • the incident light energy of the measurement light LS2 is “I input 1550 ”
  • the diffuse reflected light energy of the diffuse reflected light RV1 is “I output 905 ”
  • the diffuse reflected light RV2 is diffused
  • the reflected light energy is described as “I output 1550 ”.
  • incident light energy (a constant value) is “energy lost by absorption of moisture in the leaf PT3 (see ⁇ )” and “ A relationship is established that matches the sum of “diffuse reflected light energy (see ⁇ )” and “scattered light energy”.
  • Whether or not the leaf PT3 has undulations can be determined based on the magnitude of the energy of the scattered light. That is, when the energy of the scattered light is large, the diffuse reflected light energy is small, and thus the undulation is present at the irradiation position of the plant PT. On the other hand, when the energy of the scattered light is small, the diffuse reflected light energy is large, so that no undulation is present at the irradiation position of the plant PT.
  • the plant stress detection camera 1 is a part of the diffuse reflected light RV1 and RV2 that is lower than the incident light energy of the reference light LS1 and the measurement light LS2 that are incident light due to the influence of moisture and undulation existing in the leaf PT3. Is received. According to Lambert-Beer's law, Expressions (1) and (2) are established for each of the wavelength 905 nm of the reference light LS1 and the wavelength 1550 nm of the measurement light LS2.
  • Equation (1) and (2) ⁇ H 2 O is an absorption coefficient peculiar to water (default value), ⁇ leaf is an absorption coefficient peculiar to leaf (default value), t is the thickness of leaf PT3, and CH 2 O is water. Concentration (variable), C leaf is the concentration (variable) of components other than water. Further, since Equation (3) is established, Equation (4) is established with respect to the intensity ratio [I output 1550 / I output 905 ] of the diffuse reflected light RV1 and RV2 received by the plant stress detection camera 1.
  • the plant stress detection camera 1 calculates the intensity ratio [I output 1550 / I output 905 ] of the diffuse reflected lights RV1 and RV2 detected by the detection processing unit 27 described later, and substitutes it into the equation (4).
  • the concentration CH 2 O of water in the leaf PT3 at the irradiation position (that is, the reflection position) can be derived.
  • FIG. 11 is an explanatory view showing an example of the intensity distribution of the diffuse reflection light RV1 and RV2 of the reference light LS1 and the measurement light LS2 which are the laser light, the presence or absence of undulation and the leaf PT3 of the plant PT.
  • the projection light source scanning optical unit 17 is configured by the first collimator lens CL1 that can be moved in the left-right direction in FIG. 11 by the first motor in the control unit 11 and the second motor in the control unit 11 described above.
  • the second collimating lens CL2 is movable in the left-right direction.
  • the projection light source scanning optical unit 17 as an example of the irradiation setting unit, in the pattern pta, the distance between the first projection light source 13 and the first collimator lens CL1, the second projection light source 15 and the second collimator lens.
  • the distance to CL2 is set to be the same. Thereby, the image determination part JG of the plant stress detection camera 1 can detect the presence or absence of moisture at the irradiation position of the reference light LS1 and the measurement light LS2 without being affected by the presence or absence of the undulation of the leaf PT3.
  • the distance between the first projection light source 13 and the first collimator lens CL1 is different from the distance between the second projection light source 15 and the second collimator lens CL2.
  • the beam diameters of the reference light LS1 and the measurement light LS2 are different, the irradiation areas SQ3 and SQ4 of the leaves PT3 of the plant PT irradiated with the reference light LS1 and the measurement light LS2 are different.
  • the projection light source scanning optical unit 17 as an example of the irradiation setting unit, the distance between the first projection light source 13 and the first collimator lens CL1, the second projection light source 15 and the second collimator lens.
  • the distance to CL2 is set to be different.
  • the image determination part JG of the plant stress detection camera 1 is not affected by the presence or absence of the undulation of the leaf PT3 in the part having the same irradiation area, and the presence or absence of moisture at the irradiation position of the reference light LS1 and the measurement light LS2. Can be detected.
  • the image determination part JG can detect the presence or absence of the wave
  • positions PT5 and PT6 where there is no water swell in the cross section other than the leaf PT3 irradiated with the reference light LS1 and the measurement light LS2 will be described.
  • the reference light LS1 and the measurement light LS2 are not affected by moisture or undulation, so the reference light LS1 and the measurement light LS2 are similarly reflected, and the intensity ratio of the diffuse reflection light RV1 and RV2 is the reference light. This is the same as the intensity ratio of LS1 and measurement light.
  • positions PT3 and PT4 where there is no moisture but there is undulation in the cross section other than the leaf PT3 irradiated with the reference light LS1 and the measurement light LS2 will be described.
  • the irradiation position of the reference light LS1 has waviness
  • the light distribution characteristic of the diffuse reflected light RV1 changes so as to be in an oblique direction (that is, the direction in which the waviness is generated), and is diffused received by the image determination unit JG.
  • the intensity of the reflected light RV1 decreases.
  • the irradiation position of the measurement light LS2 has no undulation, the light distribution characteristic of the diffuse reflected light RV2 does not change so as to be in an oblique direction (that is, the direction in which the undulation is generated).
  • the intensity of the diffusely reflected light RV2 received by the image determination unit JG is not reduced.
  • the positions PT1 and PT2 where there is moisture and there is undulation in the cross section of the leaf PT3 irradiated with the reference light LS1 and the measurement light LS2 will be described.
  • the light distribution characteristic RV1S2 of the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1 does not change so as to be in an oblique direction (that is, a direction in which undulation occurs), and there is undulation.
  • strength fall of the diffuse reflection light RV1 light-received in the image determination part JG is not seen.
  • the light distribution characteristic RV2S2 of the diffuse reflection light RV2 of the measurement light LS2 does not shift in an oblique direction (that is, a direction in which undulation occurs), a part of the measurement light LS2 is absorbed by moisture, so that the diffuse reflection light The strength of RV2 decreases.
  • the irradiation position of the reference light LS1 also has water undulations, so that the light distribution characteristic RV1S1 of the diffuse reflected light RV1 changes so as to be in an oblique direction (that is, a direction in which undulations are generated)
  • the intensity of the diffusely reflected light RV1 received by the image determination unit JG decreases.
  • the light distribution characteristic RV2S1 of the diffuse reflected light RV2 does not change so as to be in an oblique direction (that is, the direction in which the undulation is generated).
  • a part of the measurement light LS2 is absorbed by the moisture present at the position PT1, and thus the intensity of the diffuse reflected light RV2 decreases accordingly.
  • FIG. 3 is a block diagram showing in detail an example of the internal configuration of the image determination unit JG of the plant stress detection camera 1 of the present embodiment.
  • the imaging optical unit 21 is configured using, for example, a lens, collects light incident from the outside of the plant stress detection camera 1 (for example, diffuse reflected light RV1 or diffuse reflected light RV2), and diffused reflected light RV1 or diffuse reflected light. RV2 is imaged on a predetermined imaging surface of the light receiving unit 23.
  • the light receiving unit 23 is an image sensor having peaks of spectral sensitivity with respect to both wavelengths of the reference light LS1 and the measurement light LS2.
  • the light receiving unit 23 converts the optical image of the diffuse reflected light RV1 or the diffuse reflected light RV2 formed on the imaging surface into an electrical signal.
  • the output of the light receiving unit 23 is input to the signal processing unit 25 as an electric signal (current signal). Note that the imaging optical unit 21 and the light receiving unit 23 have a function as an imaging unit in the invisible light sensor NVSS.
  • the signal processing unit 25 includes an I / V conversion circuit 25a, an amplification circuit 25b, and a comparator / peak hold processing unit 25c.
  • the I / V conversion circuit 25a converts a current signal that is an output signal (analog signal) of the light receiving unit 23 into a voltage signal.
  • the amplifier circuit 25b amplifies the level of the voltage signal that is the output signal (analog signal) of the I / V conversion circuit 25a to a level that can be processed by the comparator / peak hold processing unit 25c.
  • the comparator / peak hold processing unit 25c binarizes the output signal of the amplification circuit 25b according to the comparison result between the output signal (analog signal) of the amplification circuit 25b and a predetermined threshold value, and the distance detection / moisture swell detection processing unit To 27a.
  • the comparator / peak hold processing unit 25c includes an ADC (Analog Digital Converter), detects and holds the peak of the AD (Analog Digital) conversion result of the output signal (analog signal) of the amplifier circuit 25b, and further holds the peak. Is output to the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a.
  • the detection processing unit 27 as an example of the detection unit includes a distance detection / moisture swell detection processing unit 27a, a memory 27b, and a detection result filter processing unit 27c.
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a is based on the output (binarized signal) from the comparator / peak hold processing unit 25c in the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1 having the first wavelength (for example, 905 nm). The distance from the plant stress detection camera 1 to the irradiation position of the reference light LS1 of the plant PT is measured.
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a is based on the time difference ⁇ t (see FIG. 5A) from when the reference light LS1 is projected until when the diffused reflected light RV1 is received. The distance from 1 to the irradiation position of the reference light LS1 of the plant PT is measured.
  • FIG. 5A is a principle explanatory diagram of distance detection using the reference light LS1 having the first wavelength (for example, 905 nm) among the two different wavelengths (for example, 905 nm and 1550 nm) of the invisible light sensor NVSS.
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a determines that the input of the light source emission signal RF from the timing control unit 11a is the projection of the reference light LS1, and diffuses the input of the output from the comparator / peak hold processing unit 25c. It is determined that the reflected light RV1 is received.
  • the output of the comparator / peak hold processing unit 25c for the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1 of at least one wavelength is required.
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a outputs distance information to the detection result filter processing unit 27c.
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a outputs the output (peak information) of the comparator / peak hold processing unit 25c in the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1 and the comparator / peak in the diffuse reflected light RV2 of the measurement light LS2. Based on the output (peak information) of the hold processing unit 25c, the presence or absence of moisture or undulation at the irradiation position of the reference light LS1 and the measurement light LS2 of the plant PT is detected.
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a temporarily stores, for example, the output (peak information) of the comparator / peak hold processing unit 25c in the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1 in the memory 27b, Next, it waits until the output (peak information) of the comparator / peak hold processing unit 25c in the diffuse reflected light RV2 of the measurement light LS2 is obtained.
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a obtains the output (peak information) of the comparator / peak hold processing unit 25c in the diffusely reflected light RV2 of the measurement light LS2, and then refers to the memory 27b within the angle of view.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the principle of moisture detection using the reference light LS1 and the measurement light LS2 of two different wavelengths (for example, 905 nm and 1550 nm) of the invisible light sensor NVSS. Therefore, the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a calculates the calculation result for each line of the plant PT included in the angle of view (for example, the difference in intensity between the diffuse reflected light RV1 and the diffuse reflected light RV2 (amplitude difference ⁇ V)).
  • the presence / absence of moisture or undulation at the irradiation position of the reference light LS1 and the measurement light LS2 can be detected based on the calculation result of the above or the intensity ratio of the diffuse reflected light RV1 and the diffuse reflected light RV2.
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a has an amplitude difference (VA ⁇ VB) and an amplitude VA between the amplitude VA of the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1 and the amplitude VB of the diffuse reflected light RV2 of the measurement light LS2.
  • VA ⁇ VB amplitude difference
  • VA ⁇ VB amplitude difference
  • VA ⁇ VB amplitude VA between the amplitude VA of the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1 and the amplitude VB of the diffuse reflected light RV2 of the measurement light LS2.
  • the presence or absence of moisture or undulation at the irradiation position of the reference light LS1 and the measurement light LS2 of the plant PT may be detected in accordance with a comparison between the ratio R of the light and a predetermined detection threshold M (see FIG. 6).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of detection of moisture and undulation in the invisible light sensor NVSS.
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a may determine that moisture has been detected if R> M, and may not determine moisture if R ⁇ M. In this way, the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a detects the presence or absence of moisture or swell according to the comparison result between the ratio R between the amplitude difference (VA ⁇ VB) and the amplitude VA and the detection threshold value M. Thus, the influence of noise (for example, disturbance light) can be eliminated, and the presence or absence of moisture or undulation can be detected with high accuracy.
  • noise for example, disturbance light
  • the memory 27b is configured using, for example, a RAM (RANDOM ACCESS MEMORY), and temporarily stores the output (peak information) of the comparator / peak hold processing unit 25c in the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1.
  • a RAM RANDOM ACCESS MEMORY
  • the detection result filter processing unit 27 c is based on the output of the distance detection / moisture swell detection processing unit 27 a and information on a predetermined detection target distance or detection target distance range specified by the control unit 11, and the plant stress detection camera 1.
  • the information about the detection result of moisture and swells whose distance from the detection target distance or the detection target distance range is filtered and extracted.
  • the detection result filter processing unit 27 c outputs information related to the extraction result to the display processing unit 29.
  • the detection result filter processing unit 27c outputs, to the display processing unit 29, information related to the detection result of moisture and swell at the irradiation position of the reference light LS1 and the measurement light LS2 of the plant PT together with the distance information from the plant stress detection camera 1. To do.
  • the display processing unit 29 uses the output of the detection result filter processing unit 27c as an example of information on moisture and undulation at the irradiation position where the distance from the plant stress detection camera 1 is within the detection target distance or the detection target distance range. Detection result image data indicating the position of moisture and undulation at the irradiation position for each distance from the plant stress detection camera 1 is generated. The display processing unit 29 outputs detection result image data including information on the distance from the plant stress detection camera 1 to the irradiation position to the display control unit 37 of the visible light camera VSC.
  • the imaging optical unit 31 is configured using, for example, a lens, collects the environmental light RV0 from within the angle of view of the plant stress detection camera 1, and forms the environmental light RV0 on a predetermined imaging surface of the light receiving unit 33.
  • the light receiving unit 33 is an image sensor having a peak of spectral sensitivity with respect to a wavelength of visible light (for example, 0.4 ⁇ m to 0.7 ⁇ m).
  • the light receiving unit 33 converts an optical image formed on the imaging surface into an electric signal.
  • the output of the light receiving unit 33 is input to the imaging signal processing unit 35 as an electrical signal.
  • the imaging optical unit 31 and the light receiving unit 33 have a function as an imaging unit in the visible light camera VSC.
  • the imaging signal processing unit 35 generates visible light image data defined by RGB (Red Green Blue) or YUV (luminance / color difference) that can be recognized by a person using the electrical signal that is the output of the light receiving unit 33. . Thereby, visible light image data imaged by the visible light camera VSC is formed. The imaging signal processing unit 35 outputs visible light image data to the display control unit 37.
  • RGB Red Green Blue
  • YUV luminance / color difference
  • the display control unit 37 as an example of the display data generation unit uses the visible light image data output from the imaging signal processing unit 35 and the detection result image data output from the display processing unit 29 to cause moisture and swell.
  • display data obtained by combining visible light image data and detection result image data, or visible light image data and detection result image Display data that can be compared with the data is generated.
  • the display control unit 37 transmits the display data to, for example, the data logger DL or the communication terminal MT connected via a network to prompt display. The details of the display data generation process in the display control unit 37 will be described later with reference to FIG.
  • control unit 11 may change the detection target distance or the detection target distance range as an example of the set distance information set in the detection processing unit 27.
  • the change of the detection target distance range may be automatically performed by the control unit 11 or may be performed at an arbitrary timing by the user using the communication terminal MT or the like. Thereby, according to the environment where the plant stress detection camera 1 was installed, an appropriate detection target distance or detection target distance range can be set.
  • the set distance information is, for example, a detection target distance set in advance in the detection result filter processing unit 27c of the detection processing unit 27.
  • the control unit 11 determines the detection target distance range calculated according to the value of the detection target distance. The value may be changed.
  • the control unit 11 increases the calculated detection target distance range as the input detection target distance value increases.
  • the detection processing unit 27 changes the detection target distance range to 2 to 4 [m].
  • the detection processing unit 27 changes the detection target distance range to 95 to 105 [m].
  • the plant stress detection camera 1 can set an appropriate detection target distance range according to the distance to the detection target. Therefore, the display control unit 37 can generate display data as an example of information regarding a specific substance in consideration of an error at the time of distance detection in the detection processing unit 27 according to the length of the detection target distance.
  • the plant stress detection camera 1 sets the detection target distance range, so that even if the distance from the plant stress detection camera 1 to the plant PT does not completely match the detection target distance output from the control unit 11, The substance can be detected.
  • the data logger DL transmits the display data output from the display control unit 37 to the communication terminal MT or one or more externally connected devices (not shown), and the communication terminal MT or one or more externally connected devices (for example, FIG. 1).
  • the data logger DL transmits the information on the detection target distance or the detection target distance range of moisture and swell to the plant stress detection camera 1 transmitted by the user's input operation of the communication terminal MT or one or more externally connected devices. .
  • Information on the detection target distance or detection target distance range of moisture and swell is input to the control unit 11.
  • the data logger DL can cause the plant stress detection camera 1 to input information on the detection target distance or detection target distance range of moisture and swell specified by the user's input operation.
  • the moisture and swell detection target distance ranges input from the data logger DL to the moisture and swell 1 may be a plurality of ranges, and the set number of the plurality of detection target distance ranges may be arbitrarily input.
  • the data logger DL can make the plant stress detection camera 1 arbitrarily set the detection target distance range desired for the user or the set number of detection target distance ranges.
  • the communication terminal MT is a portable communication terminal used by individual users, for example.
  • the communication terminal MT receives display data transmitted from the display control unit 37 via a network (not shown), and displays a display screen (not shown) of the communication terminal MT. Display data is displayed in the figure.
  • the communication terminal MT sends the information about the detection target distance or detection target distance range of the moisture or swell via the data logger DL. Or directly to the plant stress detection camera 1. Similarly, information on the detection target distance or detection target distance range of moisture and swell is input to the control unit 11.
  • the communication terminal MT causes the plant stress detection camera 1 to input information on the detection target distance or detection target distance range of moisture and swell specified by the user's input operation via the data logger DL or directly. be able to.
  • the detection target distance range of moisture and swell input to the plant stress detection camera 1 from the communication terminal MT may be a plurality of ranges, and further, the set number of the plurality of detection target distance ranges may be arbitrarily input.
  • the communication terminal MT can make the plant stress detection camera 1 arbitrarily set the detection target distance range desired for the user or the set number of detection target distance ranges.
  • the control unit 11 may set the detection processing distance range without changing the input detection target distance range.
  • the control unit 11, which is an example of a calculation unit may calculate a detection target distance range to be set in the detection processing unit 27 based on the input detection target distance range, and set the detection target distance range in the detection processing unit 27. For example, when 4 to 7 [m] is input as the detection target range according to the user input range, the control unit 11 changes the detection target distance range to 5 to 6 [m], 3 to 8 [m], or the like. May be set in the detection processing unit 27.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of an initial operation in the control unit 11 of the plant stress detection camera 1 of the present embodiment.
  • the control unit 11 determines the moisture and swell. Get information on the distance to be detected.
  • the control unit 11 calculates the detection target distance range of moisture and swell that the non-visible light sensor NVSS detects as a detection target based on the information of the detection target distance of moisture and swell, and the acquired detection target distance or calculated Information on the detection target distance range is set in the signal processing unit 25 or the detection processing unit 27 (S2).
  • the information on the detection target distance of moisture and swell is, for example, information on the distance or direction from the plant stress detection camera 1 that is the detection target of moisture and swell, installation condition information of the plant stress detection camera 1, and the like. Is included.
  • Information on the distance from the plant stress detection camera 1 may be a predetermined value or may be arbitrarily set by a user using the communication terminal MT or the like.
  • the installation condition information of the plant stress detection camera 1 may be set in the plant stress detection camera 1 in advance, or may be arbitrarily set by a user using the communication terminal MT or the like.
  • the installation condition information is, for example, information on the height of the plant stress detection camera 1 from the ground, the projection angle of the plant stress detection camera 1, the size of the installed living room, and the like.
  • the control unit 11 may calculate the detection target distance or target distance range of the moisture or swell based on the installation condition information. Further, by setting the installation condition information in this way, moisture and swell can be detected according to the installation environment, and erroneous detection can be suppressed.
  • control part 11 may change the detection target distance range calculated in step S2 according to the information on the height of the plant stress detection camera 1 from a predetermined surface (for example, the floor FL).
  • the change of the detection target distance range may be automatically performed by the control unit 11 or may be performed at an arbitrary timing by the user using the communication terminal MT or the like.
  • the detection target distance range is not calculated based on the detection target distance but may be directly input by the data logger DL or the communication terminal MT.
  • the plant stress detection camera 1 may include an input unit that can input a detection target distance or a detection target distance range.
  • the control part 11 enlarges the detection target distance range to calculate, so that the input height information is large.
  • the plant stress detection camera 1 is a detection target according to, for example, when the height information from the predetermined surface of the plant stress detection camera 1 is small (for example, 3 [m]) or large (for example, 100 [m]).
  • the display control unit 37 By changing the distance range, it is possible to further improve the detection accuracy of moisture and swell in the non-visible light sensor NVSS in consideration of an error in distance detection in the non-visible light sensor NVSS.
  • the display control unit 37 generates display data as an example of information on moisture and swell in consideration of errors in distance detection in the detection processing unit 27 according to the height at which the plant stress detection camera 1 is installed. it can.
  • control unit 11 sets the detection threshold M of moisture and undulation in the detection processing unit 27 of the invisible light sensor NVSS in the distance detection / moisture detection processing unit 27a of the detection processing unit 27 (S3).
  • the detection threshold M is preferably provided as appropriate according to a specific substance to be detected.
  • control unit 11 After step S3, the control unit 11 outputs a control signal for starting the imaging process to each unit of the visible light camera VSC (S4-1), and further refers to the first projection light source 13 or the second projection light source 15.
  • the light source scanning timing signal TR for starting the projection of the light LS1 or the measurement light LS2 is output to the first projection light source 13 and the second projection light source 15 of the non-visible light sensor NVSS (S4-2).
  • the execution timing of the operation of step S4-1 and the operation of step S4-2 may be either first or simultaneous.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining an example of a detailed operation procedure regarding detection of moisture and swell of the plant PT in the invisible light sensor NVSS.
  • the timing controller 11 a outputs the light source scanning timing signal TR to the first projection light source 13 and the second projection light source 15, and the reference light LS ⁇ b> 1 from the plant stress detection camera 1.
  • the measurement light LS2 is irradiated toward the leaf PT3 of the plant PT.
  • the control unit 11 sets the irradiation area of the leaf PT3 irradiated with the reference light LS1 and the irradiation area of the leaf PT3 irradiated with the measurement light LS2 to be the same or different values (S11).
  • the irradiation area of the leaf PT3 irradiated with the reference light LS1 and the irradiation area of the leaf PT3 irradiated with the measurement light LS2 are the same. Is set.
  • the irradiation area of the leaf PT3 irradiated with the reference light LS1 and the irradiation area of the leaf PT3 irradiated with the measurement light LS2 are set differently.
  • step S11 when the light source emission signal RF in the odd-numbered projection cycle is output from the timing control unit 11a (S12, YES), the first projection light source 13 receives the light source emission signal RF from the timing control unit 11a. Accordingly, the reference light LS1 is projected (S13).
  • the projection light source scanning optical unit 17 scans the reference light LS1 in a one-dimensional manner on a line in the X direction of the plant PT included in the angle of view of the plant stress detection camera 1 (see S15 and the enlarged view EPG in FIG. 7). ).
  • diffuse reflected light RV1 generated by the diffuse reflection of the reference light LS1 is received by the light receiving unit 23 via the imaging optical unit 21 ( S16).
  • the output (electric signal) of the diffuse reflected light RV1 in the light receiving unit 23 is converted into a voltage signal, and the level of the voltage signal is amplified to a level that can be processed in the comparator / peak hold processing unit 25c ( S17).
  • the comparator / peak hold processing unit 25c binarizes the output signal of the amplification circuit 25b according to the comparison result between the output signal of the amplification circuit 25b and a predetermined threshold value, and outputs the binarized signal to the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a. .
  • the comparator / peak hold processing unit 25c outputs the peak information of the output signal of the amplifier circuit 25b to the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a.
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a is radiated from the plant stress detection camera 1 (that is, based on the output (binarized signal) from the comparator / peak hold processing unit 25c in the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1). , The distance to the reflection position) is measured (S18-1). Note that the process of step S18-1 may be omitted.
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a temporarily stores the output (peak information) of the comparator / peak hold processing unit 25c for the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1 in the memory 27b (S18-2). Further, the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a is a comparator / comparator for the same line in the diffuse reflected light RV1 or the diffuse reflected light RV2 with respect to the reference light LS1 or the measurement light LS2 in the previous frame (projection period) stored in the memory 27b. The output of the peak hold processing unit 25c is read from the memory 27b (S18-3).
  • the distance detection / moisture swell detection processing unit 27a outputs the output (peak information) of the comparator / peak hold processing unit 25c in the diffuse reflection light RV1 of the reference light LS1 and the comparator / peak in the diffuse reflection light RV2 of the measurement light LS2 in the same line. Based on the output (peak information) of the peak hold processing unit 25c and a predetermined detection threshold M, the presence or absence of moisture or undulation on the same line is detected (S18-4).
  • the detection result filter processing unit 27 c is based on the output of the distance detection / moisture swell detection processing unit 27 a and information on a predetermined detection target distance or detection target distance range specified by the control unit 11, and the plant stress detection camera 1. Information on moisture and swells that are within the detection target distance or the detection target distance range is filtered and extracted.
  • the display processing unit 29 uses the output of the detection result filter processing unit 27c to detect plant stress as an example of information on moisture and swell that the distance from the plant stress detection camera 1 is within the detection target distance or the detection target distance range. Detection result image data indicating the detection position of moisture and swell for each distance from the camera 1 is generated (S19). The operations of steps S15, S16, S17, S18-1 to S18-4, and S19 are executed for each line in the detection area of one frame (projection cycle).
  • steps S15, S16, S17, S18-1 to S18-4, and S19 for one line in the X direction are completed, steps S15, S16, S17, and S18-1 to the next line in the X direction are completed.
  • Each operation of S18-4 and S19 is performed (S20, NO), and thereafter, until each operation of steps S15, S16, S17, S18-1 to S18-4 and S19 for one frame is completed, FIG.
  • the operations in steps S15, S16, S17, S18-1 to S18-4, and S19 are repeated for the scanning in the Y direction shown in the enlarged view EPG.
  • step S15 when the execution of each operation of steps S15, S16, S17, S18-1 to S18-4, and S19 is completed for all the lines of one frame (S20, YES), scanning of the projection light continues. If yes (S21, YES), the operation of the invisible light sensor NVSS proceeds to step S22.
  • the control unit 11 sets the area ratio between the irradiation area of the leaf PT3 irradiated with the reference light LS1 and the irradiation area of the leaf PT3 irradiated with the measurement light LS2 to be the changed area ratio (S11). ).
  • the second projection light source 15 projects the measurement light LS2 in accordance with the light source emission signal RF from the timing control unit 11a (S14). Since the description after step S14 is the same as the description after step S14, the description is omitted. On the other hand, when the scanning of the reference light LS1 and the measurement light LS2 is not continued (S21, NO), the operation of the invisible light sensor NVSS is ended.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a detailed operation procedure of output image size calibration in the display control unit 37 of the plant stress detection camera 1 of the present embodiment.
  • the description of FIG. 10 relates to calibration performed when the display control unit 37 combines both image data so that the sizes of the visible light camera image data and the detection result image data match.
  • the plant stress detection camera 1 of the present embodiment has a configuration in which the visible light camera VSC and the non-visible light sensor NVSS are integrally combined, but other than the display control unit 37 of the visible light camera VSC of the present embodiment.
  • the structure of each part is the same as that of the existing surveillance camera.
  • the non-visible light sensor NVSS of the plant stress detection camera 1 of the present embodiment has a configuration added to the existing visible light camera VSC. Therefore, there may be a case where the aspect ratio of the visible light image data captured by the visible light camera VSC does not match the aspect ratio of the detection result image data generated by the non-visible light sensor NVSS.
  • the display control unit 37 matches the aspect ratio of the visible light image data captured by the visible light camera VSC with the aspect ratio of the detection result image data generated by the non-visible light sensor NVSS.
  • the display control unit 37 extracts features of visible light image data by, for example, a filtering process using color information (S31). Note that the operation of step S31 may be executed by the imaging signal processing unit 35. In this case, the display control unit 37 performs information on the feature extraction result of the visible light image data executed by the imaging signal processing unit 35. Is acquired from the imaging signal processing unit 35.
  • the display control unit 37 extracts the features of the detection result image data by, for example, filtering processing for each distance information (S32).
  • the operation of step S32 may be executed by the display processing unit 29.
  • the display control unit 37 displays information on the feature extraction result of the detection result image data executed by the display processing unit 29. Obtained from the processing unit 29.
  • the display control unit 37 stores information on the detected position of the detected moisture and swell in a memory (not shown) for work memory (S33). .
  • the display control unit 37 uses the information on the feature extraction result of the visible light image data obtained in step S31 and the information on the feature extraction result of the detection result image data obtained in step S32 to display the visible light image data and Each contour of the detection result image data is searched and pattern matching is executed (S34).
  • the display control unit 37 superimposes the visible light image data after the pattern matching in step S34 and the detection result image data (S35). Through step S34 and step S35, the display control unit 37 can obtain display data in which the visible light image data having the matched aspect ratio and the detection result image data are superimposed.
  • the display control unit 37 extracts the reference point (for example, the origin) and the end point of the image size frame of the display data after superimposition in step S35, and stores it in the control unit 11 (S36).
  • the reference point and end point of the image size frame of the display data correspond to the scanning start position and scanning end position of the projection light from the invisible light sensor NVSS.
  • the control unit 11 uses the information on the reference point (for example, the origin) and the end point of the image size frame of the display data acquired from the display control unit 37, and the scanning range of the projection light in the invisible light sensor NVSS. And the information of the scanning start position and the scanning end position of the changed projection light source scanning optical unit 17 is set in the projection light source scanning optical unit 17 (S37).
  • the display control unit 37 matches the aspect ratios of the visible light image data from the visible light camera VSC and the detection result image data from the non-visible light sensor NVSS. Display data can be easily generated.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of the transition of the moisture distribution of the entire plant PT when the areas of the irradiation positions of the reference light LS1 and the measurement light LS2 are the same.
  • the legend bar BR1 shown in FIG. 12 indicates that the moisture content decreases toward the upper part of the page of FIG. 12, and the moisture content increases toward the lower part of the page of FIG.
  • a state STE1 shown in FIG. 12 is a state in which the plant PT is about to die in a state where no water is supplied from the fertilizer water supply device WF (for example, a water stress state).
  • the state STE2 shown in FIG. 12 is a state in which nutrients from water and fertilizer are being absorbed in the roots, stems PT2, and leaves PT3 in a state where fertilizer and water are supplied from, for example, the fertilizer water supply device WF. It is in the state of transpiration.
  • the user can easily grasp the optimum water stress state necessary for increasing the fruit sugar content and the current water stress state of the plant PT in the growth of fruit vegetables such as tomatoes.
  • the plant PT shown in the state STE2 is not supplied with fertilizer or water excessively, and does not mean that water is not supplied at all.
  • the user is in a situation where there is not enough water as the moisture distribution of the leaf PT3, for example, and this situation is an optimal water stress state for the leaf PT3. Can be easily grasped.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of the transition of moisture and swell distribution of the leaf PT3 of the plant PT when the areas of the irradiation positions of the reference light LS1 and the measurement light LS2 are different.
  • FIG. 14 is based on the case where the area of the irradiation position is changed using only one of the reference light LS1 and the measurement light LS2, and the distance from the plant stress detection camera 1 detected using the reference light LS1. It is explanatory drawing of the comparative example which shows an example of transition of the wave
  • FIG. 13 in order to make the explanation of the moisture and undulation detection result image data DCT1 and DCT2 easy to understand, the bellows wall TTN made of tin having an accordion-like undulation having the same curvature as the undulation seen in the plant PT is shown. Description will be made assuming that the plant stress detection camera 1 is provided behind the plant PT to be observed. Moreover, in FIG.13 and FIG.14, it demonstrates that a water
  • the intensity of the diffuse reflection light RV1 and RV2 increases toward the left side of the paper in FIGS. 13 and 14, and the diffuse reflection light increases toward the right side of the paper in FIGS. RV1 and RV2 have low strength. More specifically, the legend bar BR1 has more water as it goes to the left side of the paper in FIGS. 13 and 14, and has less water as it goes to the right side of the paper in FIGS. Further, the legend bar BR2 is such that the irradiation position of the reference light LS1 and the measurement light LS2 is convex toward the front or concave toward the front (that is, a flat shape) as it goes to the left side of FIG. 13 and FIG. 13, the shape of the irradiation position of the reference light LS1 and the measurement light LS2 is inflected (that is, there is a wave) as it goes to the right side of the paper in FIG.
  • the detection result image data DCT1 illustrated in FIG. 13 is detection result image data generated by the image determination unit JG of the plant stress detection camera 1 when the irradiation areas SPT1 and SPT2 of the reference light LS1 and the measurement light LS2 are the same.
  • the distribution of the detection result regarding the presence or absence of moisture in the entire leaf PT3 of the plant PT is shown. Since the irradiation areas SPT1 and SPT2 are the same, the detection result image data DCT1 cannot obtain an output relating to the distribution of the corrugated wall TTN made of tin. According to the detection result image data DCT1, the user can grasp that a large amount of moisture is detected in the central portion of the leaf PT3.
  • the detection result image data DCT2 illustrated in FIG. 13 is detection result image data generated by the image determination unit JG of the plant stress detection camera 1 when the irradiation areas SPT1 and SPT2 of the reference light LS1 and the measurement light LS2 are different.
  • the distribution of the detection result regarding the presence or absence of moisture and undulation in the entire PT leaf PT3 is shown.
  • the intensity of each diffusely reflected light is shown in the detection result image data DCT2, and the same applies to the detection result image data DCT3 and DCT4.
  • the intensity of the diffuse reflected light reflected from the flat portion on the back side when viewed from the plant stress detection camera 1 is such that the intensity of the diffuse reflected light attenuates as the distance from the plant stress detection camera 1 increases. It is smaller than the intensity of the diffusely reflected light reflected at the flat part of the light.
  • the detection result image data DCT2 shown in FIG. 13 the presence or absence of moisture is detected in the common part of the irradiation areas SPT1 and STP2, and the presence or absence of undulation based on the difference between the irradiation areas SPT1 and STP2 is detected. For this reason, in the detection result image data DCT2, since the swell detection result is added to the moisture detection result, the detection result image data DCT1 swells only in the portion where the moisture is detected in the detection result image data DCT1. The detection results are highlighted. Note that either of the irradiation areas SPT1 and SPT2 may be larger or smaller. Therefore, for example, when both the detection result image data DCT1 and DCT2 shown in FIG.
  • the user compares the detection result image data DCT1 and DCT2 with each other, thereby comparing the detection result image data DCT1 and DCT2. It is possible to simultaneously grasp the change in the undulation such as the opening and winding of the leaf PT3 due to the water absorption and transpiration of the leaf PT3 that occurs with the change in the water content.
  • the detection result image data DCT3 shown in FIG. 14 is detection result image data generated by the image determination unit JG of the plant stress detection camera 1 when only the measurement light LS2 has different irradiation areas SPT2 for each irradiation.
  • the distribution of detection results regarding the presence or absence of undulation in the entire leaf PT3 is shown. Since the wavelength of the measurement light LS2 has a characteristic that it is easily absorbed by moisture, in the detection result image data DCT3, the intensity of the diffuse reflected light RV2 is smaller than the intensity of the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1. Since only the measurement light LS2 is used, it is not different from the corrugation of the tin bellows wall TTN around the leaf PT3, and the distribution of the corrugation of the leaf PT3 cannot be accurately determined.
  • the detection result image data DCT4 shown in FIG. 14 is detection result image data generated by the image determination unit JG of the plant stress detection camera 1 when only the reference light LS1 has a different irradiation area SPT1 for each irradiation.
  • the distribution of detection results regarding the presence or absence of undulation in the entire leaf PT3 is shown.
  • the intensity of the diffuse reflected light RV1 is larger than the intensity of the diffuse reflected light RV2 of the measurement light LS2, but one type of reference Since only the light LS1 is used, the intensity of the diffuse reflected light is different from that of the corrugated wall TTN made of tin around the leaf PT3, but the undulation distribution of the leaf PT3 should be accurately determined. I can't.
  • the detection result image data DCT5 shown in FIG. 14 is irradiated with the reference light LS1 of the irradiation area SPT1 toward the leaf PT3, and the distance image (TOF image) according to the difference between the irradiation time and the light reception time of the diffusely reflected light RV1.
  • the detection result regarding the presence or absence of the undulation in the entire leaf PT3 of the plant PT is shown.
  • the value of the distance from the plant stress detection camera 1 increases toward the left side of the sheet of FIG. 14 (that is, the distance from the plant stress detection camera 1 increases toward the right side of the sheet of FIG. 14).
  • the distance value is small (that is, it is concave toward you). Since the detection result image data DCT5 is generated based on the distance from the plant stress detection camera 1, it is difficult to accurately determine the undulation of the entire shape of the leaf PT3.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of the transition of the moisture distribution of the leaf PT3 of the plant PT when the water content changes so as to increase. Also in the detection result image data DCT6a and DCT6b shown in FIG. 15, the detection result similar to the detection result of the bellows wall TTN made of tin shown in FIG. 13 and FIG. 14 is shown.
  • the detection result image data DCT6a is detection result image data of moisture and swell of the leaf PT3 in a water stress state.
  • the detection result image data DCT6b is detection result image data of moisture and swell of the leaf PT3 generated after water is supplied.
  • the intensity of the diffuse reflected light RV2 is decreased and the intensity ratio of the diffuse reflected lights RV1 and RV2 ( That is, I output 905 / I output 1550 ) increases. Accordingly, when the user changes so that the water content of the leaf PT3 is increased, the user browses the monitor 50 displayed so that the detection result image data DCT6a and 6b can be compared with each other. It can be easily determined that the amount of moisture detected in the range AR1a and the range AR1b has increased.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of the transition of the moisture distribution in the leaves of the plant when the water content is changed so as to decrease. Also in the detection result image data DCT7a, DCT7b, and DCT7c shown in FIG. 16, the detection results similar to the detection results of the bellows wall TTN made of tin shown in FIGS. 13 and 14 are shown.
  • the detection result image data DCT7a is detection result image data of moisture and swell of the leaf PT3 in a normal healthy state (that is, a state where water and fertilizer are supplied in appropriate amounts).
  • the detection result image data DCT7b is detection result image data of the moisture and swell of the leaf PT3 in a water stress state, and indicates that it is a sign that the moisture is reduced due to water shortage and the shape of the leaf PT3 is warped or deflated.
  • the detection result image data DCT7c is detection result image data of the moisture and swell of the leaf PT3 generated after water is no longer supplied, and indicates that the leaf is dead when the moisture is zero.
  • FIG. 17 (A) is a diagram showing an example of the transition of the distribution of plant leaf undulations when the water content of water does not change but the fertilizer supplied to the plant changes so as to increase.
  • FIG. 17B is a diagram showing a specific leaf photograph example of the transition shown in FIG.
  • the detection result image data DCT8a is detection result image data of the moisture and swell of the leaf PT3 in a normal healthy state (that is, a state where an appropriate amount of water and fertilizer is supplied).
  • the detection result image data DCT8b is detection result image data of the moisture and undulation of the leaf PT3 that is not fully digested in photosynthesis and is in an over-nutrition state as a result of excessive supply of fertilizer. This is detection result image data indicating that the
  • the detection result image data DCT8a and DCT8b have no change in the moisture content of the water, but due to the excessive supply of fertilizer, the veins have risen. Thereby, when an excessive fertilizer is supplied to the plant PT, the user browses the monitor 50 displayed so that the detection result image data DCT8a and DCT8b can be compared with each other, for example, in the detection result image data DCT8a. Since the range AR3a in which the moisture content is detected is shifted to the range AR3b in which the moisture content is well detected in the detection result image data DCT8b, it is possible to easily determine that the undulation has occurred in the vicinity of the range AR3a of the leaf PT3.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of the transition of the undulation distribution of the leaf PT3 of the plant PT when the projected area of the plant stress detection camera 1 of the leaf PT3 of the plant PT changes although the water content of the water does not change. is there.
  • the detection result image data DCT9a and DCT9b shown in FIG. 18 the same detection results as the detection results of the bellows wall TTN made of tin shown in FIGS. 13 and 14 are shown.
  • the detection result image data DCT9a is detection result image data of moisture and swell of the leaf PT3 in a normal healthy state (that is, a state where an appropriate amount of water and fertilizer is supplied).
  • the detection result image data DCT9b is a detection generated when the water content of water is not changed, but the projected area of the leaf PT3 of the plant stress detection camera 1 is slightly changed due to, for example, the wind blown from the air conditioner. It is result image data and shows that the distribution position of the swell is shifted.
  • the detection result By browsing the monitor 50 displayed so that the image data DCT9a and DCT9b can be compared with each other, for example, a range AR4a where moisture is detected well in the detection result image data DCT9a, and a range where moisture is detected well in the detection result image data DCT9b It can be easily determined that the shift to AR4b has occurred.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the detection result of the intensity ratio of diffuse reflected light and the change in moisture and swell of the leaf PT3 of the plant PT.
  • the plant stress detection camera 1 only has the moisture distribution of the leaf PT3 Detection result image data that can detect the transition of the image can be generated.
  • water stress increases, it can be easily determined that the amount of moisture detected in the leaf PT3 decreases.
  • the plant stress detection camera 1 can easily set the irradiation areas of the reference light LS1 and the measurement light LS2 to the plant PT to be the same or different from each other, and can switch the reference light LS1 and the measurement light LS2.
  • the irradiation areas are set to be different, not only moisture but also the presence or absence of undulation can be detected at the same time.
  • the plant stress detection camera 1 irradiates the plant PT with the reference light LS1 having the first wavelength (for example, 905 nm) in the first projection light source 13 by optical scanning, and the second projection light source by optical scanning.
  • the measurement light LS2 having the second wavelength (for example, 1550 nm) is irradiated toward the plant PT.
  • the plant stress detection camera 1 variably sets the irradiation area (first irradiation area) of the plant PT irradiated with the reference light LS1 and the irradiation area (second irradiation area) of the plant PT irradiated with the measurement light LS2.
  • the first irradiation area and the second irradiation area may not be set variably.
  • the first irradiation area and the second irradiation area are set in advance in the plant stress detection camera 1.
  • the plant stress detection camera 1 reflects the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1 reflected at the first irradiation area of the set plant PT and the second irradiation area different from the first irradiation area of the set plant PT. Based on the diffuse reflection light RV2 of the measurement light LS2, the presence or absence of moisture and undulation in the plant PT is detected.
  • the plant stress detection camera 1 irradiates the plant PT with the reference light LS1 having a wavelength that is difficult to be absorbed by moisture and the measurement light LS2 that has a property that is easily absorbed by moisture.
  • the intensity ratio of the diffuse reflected light RV2 of the reference light reflected at the position and the diffuse reflected light RV2 of the measurement light LS2 Based on the intensity ratio of the diffuse reflected light RV2 of the reference light reflected at the position and the diffuse reflected light RV2 of the measurement light LS2, at least the distribution state of the presence or absence of moisture in the plant PT can be detected with high accuracy. Therefore, it is not necessary for the observer to artificially connect the non-polarizable electrode to the plant or soil as in the above patent document, and it is not necessary for the observer to continue observing at or near the observation place during observation. The complexity of the work of the person can be reduced.
  • the plant stress detection camera 1 sets the ratio of the first irradiation area of the plant PT irradiated with the reference light LS1 and the second irradiation area of the plant PT irradiated with the measurement light LS2 to m: n (m, n: Set to an integer greater than 1 and different values). In other words, the plant stress detection camera 1 sets the first irradiation area of the plant PT irradiated with the reference light LS1 and the second irradiation area of the plant PT2 irradiated with the measurement light LS2 at different area ratios.
  • the plant stress detection camera 1 measures the diffuse reflected light RV1 of the reference light LS1 at the irradiation position of the plant PT (for example, the leaf PT3) having a common irradiation area portion among the first irradiation area and the second irradiation area, and the measurement.
  • the presence / absence of moisture at the irradiation position of the plant PT (for example, leaf PT3) can be detected with high accuracy without being affected by the presence or absence of the undulation of the plant PT by the intensity ratio of the diffuse reflected light RV2 of the light LS2.
  • the diffuse reflection light on the side with the large irradiation area is compared with the diffuse reflection light on the side with the narrow irradiation area. It has the property of being easily affected by swell.
  • the plant stress detection camera 1 uses the diffuse reflection light RV1 of the reference light LS1 at the irradiation position of the plant PT (for example, the leaf PT3),
  • the presence or absence of undulation at the irradiation position of the plant PT can be detected with high accuracy by the intensity ratio of the diffuse reflected light RV2 of the measurement light LS2.
  • the plant stress detection camera 1 sets the ratio of the first irradiation area of the plant PT irradiated with the reference light LS1 and the second irradiation area of the plant PT irradiated with the measurement light LS2 to 1: 1. In other words, the plant stress detection camera 1 sets the first irradiation area of the plant PT irradiated with the reference light LS1 and the second irradiation area of the plant PT2 irradiated with the measurement light LS2.
  • the plant stress detection camera 1 uses the intensity ratio of the diffuse reflection light RV1 of the reference light LS1 and the diffuse reflection light RV2 of the measurement light LS2 at the irradiation position of the plant PT (for example, the leaf PT3) having the same irradiation area.
  • the presence or absence of moisture at the irradiation position of the plant PT (for example, leaf PT3) can be detected with high accuracy without being affected by the presence or absence of PT swell.
  • the plant stress detection camera 1 receives image data obtained by imaging the plant PT and the moisture content of the plant PT with respect to the monitor 50 in the control room in the office away from the inside of the greenhouse where the plant stress detection camera 1 is arranged. The result of the presence / absence detection is displayed in comparison. As a result, the plant stress detection camera 1 determines whether or not moisture is properly supplied to the plant PT to be observed by simply looking at the monitor 50 in the control room in the office without the observer staying in the greenhouse. It is possible to make an observer confirm while observing an actual image.
  • the plant stress detection camera 1 performs a zoom operation on a designated part of the plant PT (for example, a display part of the leaf PT3) with respect to the monitor 50, the designated part of the designated plant PT is enlarged and image data of the designated part is enlarged. And the detection result of the presence or absence of moisture are displayed on the monitor 50 in comparison.
  • the plant stress detection camera 1 is observed by illuminating the moisture distribution state of the designated portion of the plant PT that the observer particularly wants to pay attention to and the actual image of the designated portion by a simple operation on the monitor 50 of the observer. Can be confirmed.
  • the plant stress detection camera 1 receives image data obtained by imaging the plant PT, moisture of the plant PT, and the monitor 50 in the control room in the office away from the inside of the greenhouse where the plant stress detection camera 1 is arranged. A comparison is made with the detection result of the presence or absence of undulation. Thereby, the plant stress detection camera 1 determines whether or not moisture is properly supplied to the plant PT to be observed by simply looking at the monitor 50 in the control room in the office without the observer staying in the greenhouse. Furthermore, it is possible to make the observer confirm whether or not the plant PT to be observed is bent due to the undulation and is illuminated with an actual image.
  • the plant stress detection camera 1 performs a zoom operation on a designated part of the plant PT (for example, a display part of the leaf PT3) with respect to the monitor 50, the designated part of the designated plant PT is enlarged and image data of the designated part is enlarged. And the detection result of the presence or absence of moisture and swell are displayed on the monitor 50 in comparison.
  • the plant stress detection camera 1 illuminates the moisture and swell distribution state of the designated portion of the plant PT that the observer particularly wants to pay attention to and the actual image of the designated portion by a simple operation on the monitor 50 of the observer. The observer can be confirmed while
  • the plant stress detection apparatus which concerns on this invention is the imaging optical part 31 of the visible light camera VSC
  • a configuration in which the light receiving unit 33 and the imaging signal processing unit 35 are omitted may be employed.
  • the plant stress detection apparatus holds in advance one or more visible light image data (for example, photo data of the plant PT to be observed), the display control unit 37 of the visible light camera VSC of the plant stress detection camera 1, and the plant. If the configuration includes the invisible light sensor NVSS of the stress detection camera 1, the same effect as the plant stress detection camera 1 of the present embodiment can be obtained.
  • the plant stress detection apparatus may include the imaging optical unit 31, the light receiving unit 33, and the imaging signal processing unit 35 of the visible light camera VSC. Thereby, even if the plant stress detection apparatus does not hold one or more visible light image data (for example, photographic data of the plant PT to be observed) in advance, it is the same as the plant stress detection camera 1 of the present embodiment described above. The effect is obtained.
  • the above-described detection target distance range is not limited to one range, and a plurality of ranges may be set.
  • the detection target distance range includes 2 to 3 [m] as the first range and 6 to 8 [m] as the second range.
  • the detection target distance described above may be set to a plurality of values instead of a single value.
  • the control unit 11 may calculate and set a detection target distance range corresponding to each detection target distance.
  • the number of detection target distances or detection target distance ranges to be set may be arbitrarily increased or decreased.
  • the detection conditions of the plant stress detection camera 1 can be set according to the complexity of the environment where the plant stress detection camera 1 is installed. For example, when the environment is complex (for example, when there are many obstacles), when the number of detection target distances or the number of detection target distance ranges is set large, and the environment is simple (for example, when there are no obstacles) ), Setting the number of detection target distances or detection target distance ranges to be small.
  • the plurality of detection target distances or detection target distance ranges may be set in advance, or may be arbitrarily set by the user using the data logger DL or the communication terminal MT. Or you may provide the input part which can set these in the plant stress detection camera 1.
  • FIG. Note that the detection target distance range does not need to set both the upper limit and the lower limit as in the specific example described above, and at least one of them may be set. For example, a detection target distance range such as 100 [m] or more or 5 [m] or less may be set.
  • the first projection light source 13 is projected in the odd-numbered projection cycle
  • the second projection light source 15 is projected in the even-numbered projection cycle.
  • the light source 15 does not have to be projected alternately every projection cycle.
  • the 1st projection light source 13 and the 2nd projection light source 15 may switch the timing which projects with a different projection period or a random projection period.
  • the plant stress detection camera 1 which comprised the projection part PJ, the image determination part JG, and the visible light camera VSC integrally
  • the projection part PJ, the image determination part JG, and the visible light camera VSC were respectively shown. It may be provided separately.
  • the projection unit PJ and the image determination unit JG may be held in different housings.
  • the projection unit PJ and the visible light camera VSC may be held in different cases.
  • the first projection light source 13 and the second projection light source 15 may also be provided separately.
  • the image determination unit JG and the visible light camera VSC are provided in the same casing as in this embodiment. More specifically, it is preferable that the imaging optical unit 21 used for forming detection result image data and the imaging optical unit 31 used for forming visible light image data be provided in the same casing.
  • the imaging optical units 21 and 31 By providing the imaging optical units 21 and 31 in the same housing, the light receiving positions of the two light receiving units can be brought close to each other. That is, the detection positions of the detection result image data and the visible light image data can be brought close to each other. Thereby, the shift between the detection result image data and the visible light image data can be reduced, and the display control unit 37 combines the visible light image data and the detection result image data (for example, pattern matching in step S34 or in step S35). It is possible to reduce the load of image superposition.
  • the processing of the received signal may be performed outside the plant stress detection camera 1 (for example, the data logger DL or the communication terminal MT).
  • This signal processing corresponds to, for example, the processing of the signal processing unit 25, the detection processing unit 27, the display processing unit 29, the imaging signal processing unit 35, the display control unit 37, and the control unit 11 described above.
  • the plant stress detection camera 1 can be downsized.
  • the user viewing the display data generated by the plant stress detection camera 1 of the present embodiment (that is, detection result image data for which the water stress state of each plant PT seedling can be easily grasped by the user) on the monitor 50 is viewed.
  • the management PC (see above) installed in the control room in the office may be operated to quantitatively measure the water stress state and the root water absorption rate for each plant PT seedling.
  • the management PC calculates the amount of water and fertilizer to be given to each seedling using the value of the water stress state and root water absorption rate obtained by measurement, and the fertilizer is supplied to the fertilizer water supply device WF shown in FIG. Direct water supply.
  • the plant stress detection camera 1 of the present embodiment can be applied to the plant growth observation system that observes the growth of each seedling described above.
  • the present disclosure is useful as a plant stress detection apparatus and a plant stress detection method that detect at least a distribution state related to the presence or absence of water stress of a plant with high accuracy without complicating an observer's work.

Abstract

植物ストレス検出装置は、光学走査により、水分に吸収され難い特性を有する第１波長の参照光を植物に向けて照射する第１光源と、光学走査により、水分に吸収され易い特性を有する第２波長の測定光を植物に向けて照射する第２光源と、第１照射面積を有する植物の照射位置において反射した参照光の反射光と第１照射面積とは異なる第２照射面積を有する植物の照射位置において反射した測定光の反射光とを基に、植物の水分及びうねりの有無を検出する検出部と、を備える。

Description

植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法
　本開示は、植物のストレスの有無に関する分布状態を検出する植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法に関する。
　正常な植物では細胞の内外に電位差が存在し、起電力が発生することが知られている。このような起電力が発生することのメカニズムは、例えば高等植物の軸性器官の電気生理学的モデルに基づいて説明が可能である。特に、根と土壌との間の起電力を利用して、植物の根の状態（例えば水ストレス）を非破壊的に調べる方法が各種提案されている。
　上記方法を利用して植物における水ストレスを測定する先行技術として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１では、植物に第１の非分極性電極が接続され、植物が植生されている土壌に第２の非分極性電極が接続され、これら２つの非分極性電極間に電位差計が設けられ、この電位差計によって両非分極性電極間の起電力が測定されたことによって植物が受けている水ストレスが測定可能となる。
　本開示は、観察者の作業を煩雑化することなく、少なくとも植物の水ストレスの有無に関する分布状態を高精度に検出する植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法を提供することを目的とする。
特開２００１－２７２３７３号公報
　本開示の植物ストレス検出装置は、光学走査により、水分に吸収され難い特性を有する第１波長の参照光を植物に向けて照射する第１光源と、光学走査により、水分に吸収され易い特性を有する第２波長の測定光を植物に向けて照射する第２光源と、第１照射面積を有する植物の照射位置において反射した参照光の反射光と第１照射面積とは異なる第２照射面積を有する植物の照射位置において反射した測定光の反射光とを基に、植物の水分及びうねりの有無を検出する検出部と、を備える。
　また、本開示の植物ストレス検出方法は、植物ストレス検出装置における植物ストレス検出方法であって、光学走査により、水分に吸収され難い特性を有する第１波長の参照光を植物に向けて照射する処理と、光学走査により、水分に吸収され易い特性を有する第２波長の測定光を植物に向けて照射する処理と、第１照射面積を有する植物の照射位置において反射した参照光の反射光と第１照射面積とは異なる第２照射面積を有する植物の照射位置において反射した測定光の反射光とを基に、植物の水分及びうねりの有無を検出する処理と、を実行する。
　本開示によれば、観察者の作業を煩雑化することなく、少なくとも植物の水ストレスの有無に関する分布状態を高精度に検出できる。
図１は、本実施形態の植物ストレス検出カメラの使用状況の一例を示す概念説明図である。 図２は、本実施形態の植物ストレス検出カメラの内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。 図３は、本実施形態の植物ストレス検出カメラの画像判定部の内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。 図４は、本実施形態の植物ストレス検出カメラの制御部における初期動作の一例を示すフローチャートである。 図５Ａは、非可視光センサの異なる２種類の波長（例えば９０５ｎｍ，１５５０ｎｍ）のうち第１の波長（例えば９０５ｎｍ）の参照光を用いた距離検出の原理説明図である。 図５Ｂは、非可視光センサの異なる２種類の波長（例えば９０５ｎｍ，１５５０ｎｍ）の参照光、測定光を用いた水分検出の原理説明図である。 図６は、非可視光センサにおける水分やうねりの検出の原理説明図である。 図７は、本実施形態の植物ストレス検出カメラの植物への参照光、測定光の照射に関する動作概要と植物の照射位置における照射により生じる拡散反射光、散乱光の説明図である。 図８は、水（Ｈ２Ｏ）の近赤外分光分析特定の一例を示す図である。 図９は、非可視光センサにおける植物の水分、うねりの検出に関する詳細な動作手順の一例を説明するフローチャートである。 図１０は、本実施形態の植物ストレス検出カメラの表示制御部における出力画像サイズのキャリブレーションの詳細な動作手順の一例を示すフローチャートである。 図１１は、植物の葉における水分、うねりの有無とレーザ光である参照光、測定光の拡散反射光の強度分布の一例を示す説明図である。 図１２は、参照光、測定光の照射位置の面積が同一である場合における植物全体の水分の分布の推移の一例を示す説明図である。 図１３は、参照光、測定光の照射位置の面積が異なる場合における植物の葉の水分、うねりの分布の推移の一例を示す説明図である。 図１４は、参照光、測定光のうちいずれか一方だけを用いて照射位置の面積を異ならせた場合と、参照光を用いて検出した植物ストレス検出カメラからの距離を基にした場合の植物の葉のうねりの分布の推移の一例を示す比較例の説明図である。 図１５は、水の含水率が増加するように変化した場合の植物の葉の水分の分布の推移の一例を示す説明図である。 図１６は、水の含水率が減少するように変化した場合の植物の葉の水分の分布の推移の一例を示す説明図である。 図１７Ａは、水の含水率は変化しないが、植物に供給された肥料が増加するように変化した場合の植物の葉のうねりの分布の推移の一例を示す図である。 図１７Ｂは、図１７Ａに示す推移の具体的な葉の写真例を示す図である。 図１８は、水の含水率は変化しないが、植物の葉の植物ストレス検出カメラにおける投影面積が変化した場合の植物の葉のうねりの分布の推移の一例を示す説明図である。 図１９は、拡散反射光の強度比の検出結果と植物の葉の水分、うねりの変化との対応関係の一例を示す図である。
　以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法を具体的に開示した実施形態（以下、「本実施形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
　本実施形態の植物ストレス検出装置の一例として、図１に示す植物ストレス検出カメラ１を例示して説明する。本実施形態は、植物ストレス検出カメラが行う各処理を実行する植物ストレス検出方法として表現することも可能である。但し、本実施形態の植物ストレス検出装置は、図１に示す植物ストレス検出カメラ１に限定されない。ここで、特許文献１では、植物の水ストレスの有無の測定については考慮されていると説明したが、例えば植物の葉の形状（具体的にはうねり（ｕｎｄｕｌａｔｉｏｎ））の有無の測定については考慮されていない。本実施形態の植物ストレス検出カメラ１は、植物の水分の有無の分布状態を検出でき、更に、例えば植物の葉の形状（具体的にはうねり）の有無の分布状態も検出できる。
　以下の説明において、うねりがある状態とは、観察対象（例えば植物の葉）が植物ストレス検出カメラ１の光軸方向に対し斜め方向の形状を有することが確認可能な状態をいう。従って、観察対象（例えば植物の葉）が植物ストレス検出カメラ１の光軸方向に対し垂直方向の形状を有することが確認可能な状態であれば、うねりが無い状態となる。
　ここで、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の観察対象は植物とし、より具体的な例を挙げるとすると果菜類を例示して説明する。例えばトマト等の果菜類の生育においては、トマトの果実の糖度を増すためには、根及び葉の水分や肥料が光合成において適量に消化された結果、十分に水分や肥料が供給された状態ではなく、水分や肥料が不足状態になることが必要であることが知られている。例えば葉に十分な水分が供給されていれば、葉は健全な状態として平坦な形状となる。一方、葉への水分が相当に不足していると、葉の形状が反る。また、肥料が過剰に供給されていれば葉脈が隆起することで葉の形状にうねりが生じてしまう。一方、土壌への肥料が相当に不足していると、葉が黄色くなる等の症状が発生する。以下の本実施形態では、植物ストレス検出カメラ１は、植物（例えば葉）に波長の異なる複数種類のレーザ光を照射し、葉の照射位置において反射したそれぞれの拡散反射光の強度比を基に、葉の水分やうねりを検出する例を説明する。
　（植物ストレス検出カメラの概要）
　図１は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の使用状況の一例を示す概念説明図である。植物ストレス検出カメラ１は、例えばトマト等の果菜類が植生されているビニールハウス内の定点に設置される。具体的には、植物ストレス検出カメラ１は、例えば地面から鉛直上方向に立伸している円柱状の支柱ＭＴ１を挟むように取り付けられた取付冶具ＺＧに固定された基台ＢＳ上に設置されている。植物ストレス検出カメラ１は、支柱ＭＴ１に取り付けられた電源スイッチＰＷＳから電源が供給されて動作し、観察対象の植物ＰＴに向けて波長の異なる複数種類のレーザ光である参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２を照射範囲ＲＮＧにわたって照射する。
　植物ＰＴは、例えばトマト等の果菜類の植物であり、土台ＢＢ上に設置された養土ポットＳＬＰに充填された養土ＳＬから根を生やしており、幹ＰＴ１、茎ＰＴ２、葉ＰＴ３、果実ＰＴ４、花ＰＴ５をそれぞれ有する。土台ＢＢ上には、肥料水供給装置ＷＦが設置されている。肥料水供給装置ＷＦは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）ケーブルＬＣＢ２を介して接続された無線通信システムＲＦＳＹからの指示により、例えばケーブルＷＬを介して水を養土ポットＳＬＰに供給する。これにより、養土ＳＬに水が供給されることになるので、植物ＰＴの根が水分を吸収し、植物ＰＴ内の各部（つまり、幹ＰＴ１、茎ＰＴ２、葉ＰＴ３、果実ＰＴ４、花ＰＴ５）に水分が伝達される。
　また、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２が照射された植物ＰＴの照射位置において反射した拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２を受光し、更に、環境光ＲＶ０も受光する。後述するように、植物ストレス検出カメラ１は、通常のカメラ機能を有し、環境光ＲＶ０の入光によって既定の画角内の画像（つまり、図１に示すビニールハウス内の植物ＰＴの画像）を撮像可能である。植物ストレス検出カメラ１は、拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２を基にした各種の検出結果（後述参照）や画像データを含む出力データをデータロガーＤＬに出力する。
　データロガーＤＬは、植物ストレス検出カメラ１からの出力データを、ＬＡＮケーブルＬＣＢ１及び無線通信システムＲＦＳＹを介して、ビニールハウスとは地理的に離れた位置にある事務所内制御室の管理ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ、不図示）に送信する。無線通信システムＲＦＳＹは、特に通信仕様は限定されないが、ビニールハウス内のデータロガーＤＬと事務所内制御室内の管理ＰＣとの間の通信を制御し、更に、養土ポットＳＬＰへの水や肥料の供給に関する管理ＰＣからの指示を肥料水供給装置ＷＦに送信する。
　事務所内制御室内の管理ＰＣにはモニタ５０が接続され、管理ＰＣは、データロガーＤＬから送信された植物ストレス検出カメラ１の出力データをモニタ５０に表示する。図１では、モニタ５０は、例えば観察対象の植物ＰＴの全体と、植物ＰＴ全体の水分の有無に関する分布状態とを表示している。また、モニタ５０は、植物ＰＴの全体のうち特定の指定箇所（つまり、管理ＰＣを使用する観察者のズーム操作によって、指定された指定箇所ＺＭ）の拡大分布状態とその指定箇所に対応する画像データとを生成して対比可能に表示している。
　植物ストレス検出カメラ１は、可視光カメラＶＳＣと、非可視光センサＮＶＳＳとを含む構成である。可視光カメラＶＳＣは、例えば既存の監視カメラと同様に、所定の波長（例えば０．４～０．７μｍ）を有する可視光に対する環境光ＲＶ０を用いて、ビニールハウス内の植物ＰＴを撮像する。以下、可視光カメラＶＳＣにより撮像された植物の画像データを、「可視光カメラ画像データ」という。
　非可視光センサＮＶＳＳは、可視光カメラＶＳＣと同一の植物ＰＴに対し、複数種類の波長（後述参照）を有する非可視光（例えば赤外光）である参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２を投射する。非可視光センサＮＶＳＳは、参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２が照射された植物ＰＴの照射位置において反射した拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比を用いて、観察対象である植物ＰＴの照射位置における水分やうねりの有無を検出する。
　また、植物ストレス検出カメラ１は、可視光カメラＶＳＣが撮像した可視光カメラ画像データに、非可視光センサＮＶＳＳの水分やうねりの検出結果に相当する出力画像データ（以下、「検出結果画像データ」という）又は検出結果画像データに関する情報を合成した表示データを生成して出力する。表示データは、検出結果画像データと可視光カメラ画像データとが合成された画像データに限定されず、例えば検出結果画像データと可視光カメラ画像データとが対比可能に生成された画像データでもよい。植物ストレス検出カメラ１からの表示データの出力先は、例えばネットワーク（不図示）を介して植物ストレス検出カメラ１に接続された外部接続機器であり、データロガーＤＬ又は通信端末ＭＴである（図２参照）。このネットワークは、有線ネットワーク（例えばイントラネット、インターネット）でも良いし、無線ネットワーク（例えば無線ＬＡＮ）でもよい。
　（植物ストレス検出カメラの各部の説明）
　図２は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。図２に示す植物ストレス検出カメラ１は、非可視光センサＮＶＳＳと、可視光カメラＶＳＣとを含む構成である。非可視光センサＮＶＳＳは、制御部１１と、投射部ＰＪと、画像判定部ＪＧとを含む構成である。投射部ＰＪは、第１投射光源１３と、第２投射光源１５と、投射光源走査用光学部１７とを有する。画像判定部ＪＧは、撮像光学部２１と、受光部２３と、信号加工部２５と、検出処理部２７と、表示処理部２９とを有する。可視光カメラＶＳＣは、撮像光学部３１と、受光部３３と、撮像信号処理部３５と、表示制御部３７とを有する。通信端末ＭＴは、ユーザ（例えばトマト等の果菜類の植物ＰＴの生育の観察者。以下同様。）により携帯される。
　植物ストレス検出カメラ１の各部の説明では、制御部１１、非可視光センサＮＶＳＳ、可視光カメラＶＳＣの順に説明する。
　制御部１１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いて構成され、可視光カメラＶＳＣや非可視光センサＮＶＳＳの各部の動作制御を全体的に統括するための信号処理、他の各部との間のデータの入出力処理、データの演算処理及びデータの記憶処理を行う。また、制御部１１は、後述するタイミング制御部１１ａを含む（図３参照）。
　制御部１１は、データロガーＤＬ又は通信端末ＭＴのユーザの入力操作により送信された検出対象距離の情報を取得すると、非可視光センサＮＶＳＳが検出対象とする特定の物質（例えば植物ＰＴ）の植物ストレス検出カメラ１からの検出対象距離範囲を算出し、取得された検出対象距離又は算出された検出対象距離範囲の情報を後述する信号加工部２５又は検出処理部２７に設定する。また、制御部１１は、非可視光センサＮＶＳＳの検出対象となる植物ＰＴの検出閾値Ｍを後述する検出処理部２７に設定する。制御部１１の動作の詳細については、図４を参照して後述する。
　また、制御部１１は、第１投射光源１３から投射される参照光ＬＳ１のビーム径（言い換えると、植物ＰＴにおける参照光ＬＳ１の照射面積）を制御するための第１モータ（不図示）と、第２投射光源１５から投射される測定光ＬＳ２のビーム径（言い換えると、植物ＰＴにおける測定光ＬＳ２の照射面積）を制御するための第２モータ（不図示）とを含む。
　タイミング制御部１１ａは、投射部ＰＪにおける第１投射光源１３及び第２投射光源１５の投射タイミングを制御する。具体的には、タイミング制御部１１ａは、第１投射光源１３及び第２投射光源１５に投射光を投射させる場合に、光源走査用タイミング信号ＴＲを第１投射光源１３及び第２投射光源１５に出力する。
　また、タイミング制御部１１ａは、所定の投射周期の開始時に、光源発光信号ＲＦを第１投射光源１３又は第２投射光源１５に交互に出力する。具体的には、タイミング制御部１１ａは、奇数番目の投射周期の開始時に光源発光信号ＲＦを第１投射光源１３に出力し、偶数番目の投射周期の開始時に光源発光信号ＲＦを第２投射光源１５に出力する。なお、光源発光信号ＲＦは、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴまでの距離の測距時の開始タイミングを示す信号（リファレンス信号）として、検出処理部２７の距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに入力される。
　次に、非可視光センサＮＶＳＳの各部について説明する。
　第１光源の一例としての第１投射光源１３は、制御部１１のタイミング制御部１１ａから光源走査用タイミング信号ＴＲを受けると、奇数番目の投射周期（既定値）毎に、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦに応じて、所定の波長（例えば９０５ｎｍ）を有する非可視光のレーザ光である参照光ＬＳ１（例えば近赤外光）を、投射光源走査用光学部１７を介して、植物ＰＴに投射する。本実施形態では、第１投射光源１３から投射される参照光ＬＳ１は、植物ストレス検出カメラ１から被検出物である植物ＰＴの照射位置までの測距に用いられる。参照光ＬＳ１の波長９０５ｎｍは、水分に吸収され難い特性を有する波長である（図８参照）。
　なお、植物ＰＴにおける水分やうねりの検出の有無は、所定の検出閾値Ｍと比較することで判断してもよい。この検出閾値Ｍは、予め決められた値でもよく、任意に設定された値でもよく、更に、水分又はうねりが無い状態で取得された拡散反射光の強度を基にした値（例えば、水分又はうねりが無い状態で取得された拡散反射光の強度の値に所定のマージンが加算された値）でもよい。即ち、水分やうねりの検出の有無は、水分やうねりが無い状態で取得された検出結果画像データと、その後取得された検出結果画像データとを比較することで、判断されてもよい。このように、水分やうねりが無い状態における拡散反射光の強度を取得しておくことで、水分やうねりの有無の検出閾値Ｍとして、植物ストレス検出カメラ１の設置された環境に適する閾値を設定することができる。
　第２光源の一例としての第２投射光源１５は、制御部１１のタイミング制御部１１ａから光源走査用タイミング信号ＴＲを受けると、偶数番目の投射周期（既定値）毎に、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦに応じて、所定の波長（例えば１５５０ｎｍ）を有する非可視光のレーザ光である測定光ＬＳ２（例えば赤外光）を、投射光源走査用光学部１７を介して、植物ＰＴに投射する。本実施形態では、第２投射光源１５から投射される測定光ＬＳ２は、植物ＰＴにおける水分やうねりの検出の有無の判定に用いられる。測定光ＬＳ２の波長１５５０ｎｍは、水分に吸収され易い特性を有する波長である（図８参照）。
　これにより、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１の照射時刻と参照光ＬＳ１が照射された植物ＰＴの照射位置における拡散反射光ＲＶ１の受光時刻とを用いて、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴの照射位置までの距離を測距できる。更に、植物ストレス検出カメラ１は、植物ＰＴの照射位置における水分やうねりを検出するための参照データとして参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１を用い、測定光ＬＳ２が照射された植物ＰＴの照射位置における拡散反射光ＲＶ２と、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１とを用いて、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射された植物ＰＴの照射位置における水分やうねりの有無を検出する。従って、植物ストレス検出カメラ１は、自カメラから植物ＰＴまでの距離の測距と植物ＰＴにおける水分やうねりの検出とに異なる２種類の波長の参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２及びそれらの拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２を用いることで、植物ＰＴの水分やうねりを高精度に検出できる。
　図８は、水（Ｈ２Ｏ）の近赤外分光分析特定の一例を示す図である。図８の横軸は波長（ｎｍ）であり、図８の縦軸は透過率（％）を示す。図８に示すように、波長９０５ｎｍの参照光ＬＳ１は、水（Ｈ２Ｏ）の透過率がほぼ１００％に近いため、水分に吸収され難い特性を有することがわかる。同様に、波長１５５０ｎｍの測定光ＬＳ２は、水（Ｈ２Ｏ）の透過率が１０％に近いため、水分に吸収され易い特性を有することがわかる。そこで、本実施形態では、第１投射光源１３から投射される参照光ＬＳ１の波長を９０５ｎｍ、第２投射光源１５から投射される測定光ＬＳ２の波長を１５５０ｎｍとしている。
　投射光源走査用光学部１７は、非可視光センサＮＶＳＳにおける検出エリアに存在する植物ＰＴに対し、第１投射光源１３から投射される参照光ＬＳ１又は第２投射光源１５から投射される測定光ＬＳ２を２次元的に走査する（図７参照）。これにより、画像判定部ＪＧは、参照光ＬＳ１が植物ＰＴの照射位置において反射した拡散反射光ＲＶ１を基に、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴの参照光ＬＳ１の照射位置までの距離を測距できる。更に、植物ストレス検出カメラ１は、測定光ＬＳ２が植物ＰＴの照射位置において反射した拡散反射光ＲＶ２と上述した拡散反射光ＲＶ１とを基に、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの照射位置における水分やうねりの有無を検出できる。
　図７は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の植物ＰＴへの参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の照射に関する動作概要と植物ＰＴの照射位置における照射により生じる拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２、散乱光の説明図である。図７の説明を分かり易くするために、参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２はともに葉ＰＴ３を透過しないとし、葉ＰＴ３の形状は平坦（つまり、うねりが無い）で、厚みが一定とする。また、図７では、葉ＰＴ３における参照光ＬＳ１の照射位置及び測定光ＬＳ２の照射位置が異なるように図示されているが、実際には参照光ＬＳ１と測定光ＬＳ２とは、照射面積が異なる場合は除き、同一の照射位置に向けて照射される。
　図７の拡大図ＥＰＧに示すように、植物ストレス検出カメラ１は、レーザ発光により、Ｘ方向及びＹ方向の２次元方向に走査して参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２を周期的に交互に切り換えて投射する。点線の矩形ＧＳは、植物ストレス検出カメラ１により撮像される可視光カメラ画像データの１画素に対応する。拡大図ＥＰＧでは、植物ＰＴの葉ＰＴ３が映る可視光カメラ画像データは、例えばおよそ合計６×７＝４２画素を有する。
　また、植物ストレス検出カメラ１は、レーザ発光により、観察対象である植物ＰＴ（より具体的には葉ＰＴ３）に向けて、入射光としての参照光ＬＳ１、入射光としての測定光ＬＳ２を交互に切り換えて投射する。上述したように、参照光ＬＳ１は水分に吸収され難い特性を有する波長であるため、葉ＰＴ３の照射位置に水分がある場合でも、参照光ＬＳ１は吸収されず、参照光ＬＳ１の照射によって、拡散反射光ＲＶ１（★マーク参照）と複数の散乱光とが生じる。測定光ＬＳ２は水分に吸収され易い特性を有する波長であるため、葉ＰＴ３の照射位置に水分がある場合には、測定光ＬＳ２は一部が吸収され、測定光ＬＳ２の照射によって、拡散反射光ＲＶ１の強度より低い強度を有する拡散反射光ＲＶ２（★マーク参照）と複数の散乱光とが生じる。
　ここで、葉ＰＴ３の表面における反射に関する光エネルギーの収支について説明する。参照光ＬＳ１の入射光エネルギーを「Ｉ入９０５」、測定光ＬＳ２の入射光エネルギーを「Ｉ入１５５０」、拡散反射光ＲＶ１の拡散反射光エネルギーを「Ｉ出９０５」、拡散反射光ＲＶ２の拡散反射光エネルギーを「Ｉ出１５５０」と記載する。
　参照光ＬＳ１，測定光ＬＳ２と拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２との間には、「入射光エネルギー」（一定値）が、「葉ＰＴ３の水分による吸収により消失したエネルギー（●参照）」と、「拡散反射光エネルギー（★参照）」と、「散乱光のエネルギー」との和に一致するという関係が成立する。散乱光のエネルギーの大小により、葉ＰＴ３にうねりが存在するか否かが判別可能となる。つまり、散乱光のエネルギーが大きいと、拡散反射光エネルギーが小さくなるので、植物ＰＴの照射位置にうねりが存在していることになる。一方、散乱光のエネルギーが小さいと、拡散反射光エネルギーが大きくなるので、植物ＰＴの照射位置にうねりが存在していないことになる。
　つまり、植物ストレス検出カメラ１は、葉ＰＴ３に存在する水分やうねりの影響により、入射光である参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の入射光エネルギーに比べて低下した拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の一部を受光する。ランベルト・ベールの法則により、参照光ＬＳ１の波長９０５ｎｍ及び測定光ＬＳ２の波長１５５０ｎｍのそれぞれについて、数式（１），数式（２）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　数式（１），（２）において、αＨ２Ｏは水特有の吸収係数（既定値）、αｌｅａｆは葉特有の吸収係数（既定値）、ｔは葉ＰＴ３の厚み、ＣＨ２Ｏは水の濃度（変数）、Ｃｌｅａｆは水以外の成分の濃度（変数）である。また、数式（３）が成り立つことから、植物ストレス検出カメラ１が受光する拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比［Ｉ出１５５０／Ｉ出９０５］について数式（４）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　これにより、植物ストレス検出カメラ１は、後述する検出処理部２７において検出される拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比［Ｉ出１５５０／Ｉ出９０５］を算出して数式（４）に代入することにより、照射位置（つまり、反射位置）における葉ＰＴ３の水の濃度ＣＨ２Ｏを導出できる。
　図１１は、植物ＰＴの葉ＰＴ３における水分、うねりの有無とレーザ光である参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度分布の一例を示す説明図である。投射光源走査用光学部１７は、上述した制御部１１内の第１モータにより図１１の紙面左右方向に移動可能な第１コリメートレンズＣＬ１と、上述した制御部１１内の第２モータにより図１１の紙面左右方向に移動可能な第２コリメートレンズＣＬ２とを有する。
　図１１のパターンｐｔａに示すように、第１投射光源１３と第１コリメートレンズＣＬ１との間の距離と、第２投射光源１５と第２コリメートレンズＣＬ２との間の距離とが同一である場合には、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２のビーム径が同一となるので、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの葉ＰＴ３の照射面積ＳＱ１，ＳＱ２はともに同一となる。言い換えると、照射設定部の一例としての投射光源走査用光学部１７は、パターンｐｔａでは、第１投射光源１３と第１コリメートレンズＣＬ１との間の距離と第２投射光源１５と第２コリメートレンズＣＬ２との間の距離とを同一に設定する。これにより、植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧは、葉ＰＴ３のうねりの有無に影響を受けることなく、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分の有無を検出できる。
　次に、図１１のパターンｐｔｂに示すように、第１投射光源１３と第１コリメートレンズＣＬ１との間の距離と、第２投射光源１５と第２コリメートレンズＣＬ２との間の距離とが異なる場合には、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２のビーム径は異なるので、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの葉ＰＴ３の照射面積ＳＱ３，ＳＱ４は異なる。言い換えると、照射設定部の一例としての投射光源走査用光学部１７は、パターンｐｔｂでは、第１投射光源１３と第１コリメートレンズＣＬ１との間の距離と第２投射光源１５と第２コリメートレンズＣＬ２との間の距離とを異なるように設定する。これにより、植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧは、照射面積が共通する部分においては葉ＰＴ３のうねりの有無に影響を受けることなく、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分の有無を検出できる。また、画像判定部ＪＧは、異なる照射面積において反射した拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比（数式（４）参照）を基に、植物ＰＴの葉ＰＴ３のうねりの有無を検出できる。
　次に、図１１に示すように、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３以外の断面において水分もうねりも無い位置ＰＴ５，ＰＴ６について説明する。位置ＰＴ５，ＰＴ６では、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２は水分やうねりの影響を受けないので、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２は同様に反射し、拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比は、参照光ＬＳ１及び測定光の強度比と同様となる。
　次に、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３以外の断面において水分は無いがうねりがあったり無かったりする位置ＰＴ３，ＰＴ４について説明する。例えば参照光ＬＳ１の照射位置はうねりがあるために拡散反射光ＲＶ１の配光特性が斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）になるように推移し、画像判定部ＪＧにおいて受光される拡散反射光ＲＶ１の強度は低下する。また、測定光ＬＳ２の照射位置はうねりが無いために拡散反射光ＲＶ２の配光特性は斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）になるように推移しないので、うねりがある場合に比べて、画像判定部ＪＧにおいて受光される拡散反射光ＲＶ２の強度の低下は見られない。
　更に、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の断面において水分があり且つうねりがあったり無かったりする位置ＰＴ１，ＰＴ２について説明する。位置ＰＴ２では、水分はあるがうねりは無いので、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１の配光特性ＲＶ１Ｓ２は斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）になるように推移せず、うねりがある場合に比べて、画像判定部ＪＧにおいて受光される拡散反射光ＲＶ１の強度の低下は見られない。しかし、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の配光特性ＲＶ２Ｓ２は斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）に推移しないが、測定光ＬＳ２の一部が水分に吸収されるので、拡散反射光ＲＶ２の強度は低下する。
　また、位置ＰＴ１では、例えば参照光ＬＳ１の照射位置は水分もうねりもあるので、拡散反射光ＲＶ１の配光特性ＲＶ１Ｓ１が斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）になるように推移し、画像判定部ＪＧにおいて受光される拡散反射光ＲＶ１の強度は低下する。また、測定光ＬＳ２の照射位置では水分はあるがうねりは無いので、拡散反射光ＲＶ２の配光特性ＲＶ２Ｓ１が斜め方向（つまり、うねりが生じている方向）になるように推移せず、うねりが存在することに起因した拡散反射光ＲＶ２の強度の低下は無いが、測定光ＬＳ２は位置ＰＴ１に存在する水分にその一部が吸収されるので、その分拡散反射光ＲＶ２の強度は低下する。
　次に、画像判定部ＪＧの内部構成について、図２及び図３を参照して詳細に説明する。
　図３は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧの内部構成の一例を詳細に示すブロック図である。
　撮像光学部２１は、例えばレンズを用いて構成され、植物ストレス検出カメラ１の外部から入射する光（例えば拡散反射光ＲＶ１又は拡散反射光ＲＶ２）を集光し、拡散反射光ＲＶ１又は拡散反射光ＲＶ２を受光部２３の所定の撮像面に結像させる。
　受光部２３は、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の両方の波長に対する分光感度のピークを有するイメージセンサである。受光部２３は、撮像面に結像した拡散反射光ＲＶ１又は拡散反射光ＲＶ２の光学像を電気信号に変換する。受光部２３の出力は、電気信号（電流信号）として信号加工部２５に入力される。なお、撮像光学部２１及び受光部２３は、非可視光センサＮＶＳＳにおける撮像部としての機能を有する。
　信号加工部２５は、Ｉ／Ｖ変換回路２５ａと、増幅回路２５ｂと、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃとを有する。Ｉ／Ｖ変換回路２５ａは、受光部２３の出力信号（アナログ信号）である電流信号を電圧信号に変換する。増幅回路２５ｂは、Ｉ／Ｖ変換回路２５ａの出力信号（アナログ信号）である電圧信号のレベルを、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃにおいて処理可能なレベルまで増幅する。
　コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、増幅回路２５ｂの出力信号（アナログ信号）と所定の閾値との比較結果に応じて、増幅回路２５ｂの出力信号を２値化して距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに出力する。また、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含み、増幅回路２５ｂの出力信号（アナログ信号）のＡＤ（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｉｇｉｔａｌ）変換結果のピークを検出して保持し、更に、ピークの情報を距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに出力する。
　検出部の一例としての検出処理部２７は、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａと、メモリ２７ｂと、検出結果フィルタ処理部２７ｃとを有する。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、第１の波長（例えば９０５ｎｍ）を有する参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃからの出力（２値化信号）を基に、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴの参照光ＬＳ１の照射位置までの距離を測距する。
　具体的には、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、参照光ＬＳ１の投射時から拡散反射光ＲＶ１の受光時までの時間差Δｔ（図５（Ａ）参照）を基に、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴの参照光ＬＳ１の照射位置までの距離を測距する。図５（Ａ）は、非可視光センサＮＶＳＳの異なる２種類の波長（例えば９０５ｎｍ，１５５０ｎｍ）のうち第１の波長（例えば９０５ｎｍ）の参照光ＬＳ１を用いた距離検出の原理説明図である。
　距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦの入力時を参照光ＬＳ１の投射時と判定し、コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃからの出力の入力時を拡散反射光ＲＶ１の受光時と判定する。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、例えば距離を、「距離＝光速度×（時間差Δｔ／２）」として算出することで、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴの参照光の照射位置までの距離を簡易に得られる。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａにおける距離の測距には、少なくとも１種類の波長の参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力が必要となる。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、距離の情報を検出結果フィルタ処理部２７ｃに出力する。
　また、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）と、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）とを基に、植物ＰＴの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分やうねりの有無を検出する。
　具体的には、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、例えば参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）をメモリ２７ｂに一時的に保存し、次に、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）が得られるまで待機する。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）が得られた後、メモリ２７ｂを参照して、画角内に含まれる植物ＰＴの同一ラインにおける参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）と、測定光ＬＳ２の反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）との比を算出する。
　例えば水分が存在する照射位置では、測定光ＬＳ２の一部が吸収され易いので、拡散反射光ＲＶ２の強度（つまり、振幅）が減衰する（図５（Ｂ）参照）。図５（Ｂ）は、非可視光センサＮＶＳＳの異なる２種類の波長（例えば９０５ｎｍ，１５５０ｎｍ）の参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２を用いた水分検出の原理説明図である。従って、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、画角内に含まれる植物ＰＴのライン毎の算出結果（例えば、拡散反射光ＲＶ１と拡散反射光ＲＶ２の各強度の差分（振幅の差分ΔＶ）の算出結果、又は拡散反射光ＲＶ１と拡散反射光ＲＶ２の強度比）を基に、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分やうねりの有無を検出することができる。
　なお、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１の振幅ＶＡと、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の振幅ＶＢとの振幅差分（ＶＡ－ＶＢ）と振幅ＶＡとの比Ｒと所定の検出閾値Ｍとの大小の比較に応じて、植物ＰＴの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分やうねりの有無を検出しても良い（図６参照）。図６は、非可視光センサＮＶＳＳにおける水分やうねりの検出の原理説明図である。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、例えばＲ＞Ｍであれば水分を検出したと判定し、Ｒ≦Ｍであれば水分を検出しないと判定してもよい。このように、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、振幅差分（ＶＡ－ＶＢ）と振幅ＶＡとの比Ｒと検出閾値Ｍとの比較結果に応じて、水分やうねりの有無を検出することで、ノイズ（例えば外乱光）の影響を排除でき、水分やうねりの有無を高精度に検出することができる。
　メモリ２７ｂは、例えばＲＡＭ（ＲＡＮＤＯＭ　ＡＣＣＥＳＳ　ＭＥＭＯＲＹ）を用いて構成され、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）を一時的に保存する。
　検出結果フィルタ処理部２７ｃは、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａの出力と、制御部１１から指定された所定の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報とを基に、植物ストレス検出カメラ１からの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である水分やうねりの検出結果に関する情報をフィルタリングして抽出する。検出結果フィルタ処理部２７ｃは、抽出結果に関する情報を表示処理部２９に出力する。例えば、検出結果フィルタ処理部２７ｃは、植物ストレス検出カメラ１からの距離情報とともに、植物ＰＴの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置における水分やうねりの検出結果に関する情報を表示処理部２９に出力する。
　表示処理部２９は、検出結果フィルタ処理部２７ｃの出力を用いて、植物ストレス検出カメラ１からの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である照射位置における水分やうねりに関する情報の一例として、植物ストレス検出カメラ１からの距離毎の照射位置における水分やうねりの位置を示す検出結果画像データを生成する。表示処理部２９は、植物ストレス検出カメラ１から照射位置までの距離の情報を含む検出結果画像データを可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７に出力する。
　次に、可視光カメラＶＳＣの各部について説明する。
　撮像光学部３１は、例えばレンズを用いて構成され、植物ストレス検出カメラ１の画角内からの環境光ＲＶ０を集光し、環境光ＲＶ０を受光部３３の所定の撮像面に結像させる。
　受光部３３は、可視光の波長（例えば０．４μｍ～０．７μｍ）に対する分光感度のピークを有するイメージセンサである。受光部３３は、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。受光部３３の出力は、電気信号として撮像信号処理部３５に入力される。なお、撮像光学部３１及び受光部３３は、可視光カメラＶＳＣにおける撮像部としての機能を有する。
　撮像信号処理部３５は、受光部３３の出力である電気信号を用いて、人が認識可能なＲＧＢ（Ｒｅｄ　Ｇｒｅｅｎ　Ｂｌｕｅ）又はＹＵＶ（輝度・色差）等により規定される可視光画像データを生成する。これにより、可視光カメラＶＳＣにより撮像された可視光画像データが形成される。撮像信号処理部３５は、可視光画像データを表示制御部３７に出力する。
　表示データ生成部の一例としての表示制御部３７は、撮像信号処理部３５から出力された可視光画像データと、表示処理部２９から出力された検出結果画像データとを用いて、水分やうねりが可視光画像データのいずれかの位置で検出された場合に、水分やうねりに関する情報の一例として、可視光画像データと検出結果画像データとを合成した表示データ、又は可視光画像データと検出結果画像データとを対比可能に表した表示データを生成する。表示制御部３７は、表示データを、例えばネットワークを介して接続されたデータロガーＤＬ又は通信端末ＭＴに送信して表示を促す。なお、表示制御部３７における表示データの生成処理の詳細については、図１０を参照して後述する。
　また、制御部１１は、検出処理部２７において設定された設定距離情報の一例としての検出対象距離、又は検出対象距離範囲を変更しても良い。この検出対象距離範囲の変更は、制御部１１が自動的に行ってもよいし、ユーザが通信端末ＭＴなどを利用して、任意のタイミングで行ってもよい。これにより、植物ストレス検出カメラ１が設置された環境に応じて、適切な検出対象距離又は検出対象距離範囲を設定することができる。なお、設定距離情報とは、例えば検出処理部２７の検出結果フィルタ処理部２７ｃにおいて予め設定された検出対象距離である。
　また、制御部１１は、データロガーＤＬ又は通信端末ＭＴにより入力された検出対象距離の情報を基に検出対象距離範囲を算出する場合、検出対象距離の値に応じて算出する検出対象距離範囲の値を変更してもよい。検出対象までの距離が大きい場合には、検出対象までの距離が小さい場合に比べて、拡散反射光の強度（振幅）の減衰が大きいので、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａにおける距離検出時の誤差が大きくなる。制御部１１は、入力された検出対象距離の値が大きいほど、算出する検出対象距離範囲を大きくする方が好ましい。例えば制御部１１から出力された検出対象距離が３［ｍ］である場合には、検出処理部２７は、検出対象距離範囲を２～４［ｍ］に変更する。また、制御部１１から出力された検出対象距離が１００［ｍ］である場合には、検出処理部２７は、検出対象距離範囲を９５～１０５［ｍ］に変更する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、検出対象までの距離に応じて、適切な検出対象距離範囲を設定することができる。従って、表示制御部３７は、検出対象距離の長さに応じた検出処理部２７における距離検出時の誤差も考慮して、特定の物質に関する情報の一例としての表示データを生成できる。また、植物ストレス検出カメラ１は、検出対象距離範囲を設定することで、植物ストレス検出カメラ１から植物ＰＴまでの距離が制御部１１から出力された検出対象距離と完全に一致しない場合でも、特定の物質を検出することができる。
　データロガーＤＬは、表示制御部３７から出力された表示データを通信端末ＭＴ又は１つ以上の外部接続機器（不図示）に送信し、通信端末ＭＴ又は１つ以上の外部接続機器（例えば図１に示す事務所内制御室内のモニタ５０）の表示画面における表示データの表示を促す。また、データロガーＤＬは、通信端末ＭＴ又は１つ以上の外部接続機器のユーザの入力操作により送信された水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を植物ストレス検出カメラ１に送信する。水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報は、制御部１１に入力される。これにより、データロガーＤＬは、ユーザの入力操作により指定された水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を植物ストレス検出カメラ１に入力させることができる。なお、データロガーＤＬから水分やうねり１に入力される水分やうねりの検出対象距離範囲は複数の範囲でも良く、更に、複数の検出対象距離範囲の設定数も任意に入力されても良い。これにより、データロガーＤＬは、ユーザにとって所望の検出対象距離範囲、又は検出対象距離範囲の設定数を任意に植物ストレス検出カメラ１に設定させることができる。
　通信端末ＭＴは、例えばユーザ個人が用いる携帯用の通信用端末であり、ネットワーク（不図示）を介して、表示制御部３７から送信された表示データを受信し、通信端末ＭＴの表示画面（不図示）に表示データを表示させる。また、通信端末ＭＴは、ユーザの入力操作により水分やうねりの検出対象距離の情報が入力された場合には、水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を、データロガーＤＬを介して又は直接に、植物ストレス検出カメラ１に送信する。同様に、水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報は、制御部１１に入力される。これにより、通信端末ＭＴは、ユーザの入力操作により指定された水分やうねりの検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報を、データロガーＤＬを介して又は直接に、植物ストレス検出カメラ１に入力させることができる。なお、通信端末ＭＴから植物ストレス検出カメラ１に入力される水分やうねりの検出対象距離範囲は複数の範囲でも良く、更に、複数の検出対象距離範囲の設定数も任意に入力されても良い。これにより、通信端末ＭＴは、ユーザにとって所望の検出対象距離範囲、又は検出対象距離範囲の設定数を任意に植物ストレス検出カメラ１に設定させることができる。
　また、ユーザの入力操作により検出対象距離範囲が入力される場合、制御部１１は、入力された検出対象距離範囲を変更せずに検出処理部２７に設定しても良い。あるいは、算出部の一例である制御部１１は、入力された検出対象距離範囲を基に、検出処理部２７に設定する検出対象距離範囲を算出し、検出処理部２７に設定しても良い。例えば、ユーザの入力範囲により４～７［ｍ］が検出対象範囲として入力された場合、制御部１１は、検出対象距離範囲を５～６［ｍ］や３～８［ｍ］等に変更して検出処理部２７に設定しても良い。
　（非可視光センサの制御部における初期動作の一例の説明）
　次に、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の非可視光センサＮＶＳＳの制御部１１における初期動作の一例について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の制御部１１における初期動作の一例を示すフローチャートである。
　図４において、植物ストレス検出カメラ１がデータロガーＤＬ又は通信端末ＭＴから送信された水分やうねりの検出対象距離の情報を受信した場合に（Ｓ１、ＹＥＳ）、制御部１１は、水分やうねりの検出対象距離の情報を取得する。制御部１１は、水分やうねりの検出対象距離の情報を基に、非可視光センサＮＶＳＳが検出対象とする水分やうねりの検出対象距離範囲を算出し、取得された検出対象距離又は算出された検出対象距離範囲の情報を信号加工部２５又は検出処理部２７に設定する（Ｓ２）。
　なお、水分やうねりの検出対象距離の情報には、例えば、水分やうねりであって検出対象となる植物ストレス検出カメラ１からの距離又は方向の情報や、植物ストレス検出カメラ１の設置条件情報などが含まれる。植物ストレス検出カメラ１からの距離の情報は、予め決められた値でもよく、通信端末ＭＴなどを利用したユーザによって任意に設定されてもよい。植物ストレス検出カメラ１の設置条件情報は、予め植物ストレス検出カメラ１に設定されてもよく、通信端末ＭＴなどを利用したユーザによって任意に設定されてもよい。設置条件情報とは、例えば、地面からの植物ストレス検出カメラ１の高さの情報や、植物ストレス検出カメラ１の投射角度や、設置された居室の広さなどである。設置条件情報が入力された植物ストレス検出カメラ１において、例えば制御部１１は、設置条件情報を基に、上記水分やうねりの検出対象距離又は対象距離範囲を算出してもよい。また、このように設置条件情報が設定されることで、設置環境に応じて水分やうねりを検出することができ、誤検知を抑制することができる。
　なお、制御部１１は、所定面（例えば床ＦＬ）からの植物ストレス検出カメラ１の高さの情報に応じて、ステップＳ２において算出した検出対象距離範囲を変更しても良い。この検出対象距離範囲の変更は、制御部１１が自動的に行ってもよいし、ユーザが通信端末ＭＴなどを利用して、任意のタイミングで行ってもよい。また、検出対象距離範囲は、検出対象距離を基に算出されたものでなく、データロガーＤＬ又は通信端末ＭＴなどによって直接入力されたものでもよい。或いは、植物ストレス検出カメラ１は、検出対象距離又は検出対象距離範囲を入力可能な入力部を設けてもよい。
　検出対象までの距離が大きい場合には、検出対象までの距離が小さい場合に比べて、拡散反射光の強度（振幅）の減衰が大きいので、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａにおける距離検出時の誤差が大きくなる。このため、制御部１１は、入力された高さの情報が大きいほど、算出する検出対象距離範囲を大きくする方が好ましい。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、例えば植物ストレス検出カメラ１の所定面からの高さの情報が小さい場合（例えば３［ｍ］）又は大きい場合（例えば１００［ｍ］）に応じて検出対象距離範囲を変更することで、非可視光センサＮＶＳＳにおける距離検出時の誤差も考慮して、非可視光センサＮＶＳＳに水分やうねりの検知精度を一層向上できる。また、表示制御部３７は、植物ストレス検出カメラ１が設置される高さに応じた検出処理部２７における距離検出時の誤差も考慮して、水分やうねりに関する情報の一例としての表示データを生成できる。
　また、制御部１１は、非可視光センサＮＶＳＳの検出処理部２７における水分やうねりの検出閾値Ｍを検出処理部２７の距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに設定する（Ｓ３）。検出閾値Ｍは、検出対象となる特定の物質に応じて適宜設けられることが好ましい。
　ステップＳ３の後、制御部１１は、撮像処理を開始させるための制御信号を可視光カメラＶＳＣの各部に出力し（Ｓ４－１）、更に、第１投射光源１３又は第２投射光源１５に参照光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２の投射を開始させるための光源走査用タイミング信号ＴＲを非可視光センサＮＶＳＳの第１投射光源１３及び第２投射光源１５に出力する（Ｓ４－２）。なお、ステップＳ４－１の動作とステップＳ４－２の動作との実行タイミングはどちらが先でもよく、同時でもよい。
　（非可視光センサの水分やうねりの検出に関する詳細な動作の説明）
　次に、植物ストレス検出カメラ１の非可視光センサＮＶＳＳにおける水分やうねりの検出に関する詳細な動作手順について、図９を参照して説明する。図９は、非可視光センサＮＶＳＳにおける植物ＰＴの水分、うねりの検出に関する詳細な動作手順の一例を説明するフローチャートである。図９に示すフローチャートの説明の前提として、タイミング制御部１１ａは、光源走査用タイミング信号ＴＲを第１投射光源１３及び第２投射光源１５に出力しており、植物ストレス検出カメラ１から参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２が植物ＰＴの葉ＰＴ３に向けて照射されるとする。
　図９において、制御部１１は、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積とが同一又は異なる値となるように設定する（Ｓ１１）。上述したように、葉ＰＴ３の水分のみが検出されるためには、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積とが同一となるように設定される。また、葉ＰＴ３の水分やうねりが検出されるためには、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積とが異なるように設定される。
　ステップＳ１１の後、奇数番目の投射周期における光源発光信号ＲＦがタイミング制御部１１ａから出力された場合には（Ｓ１２、ＹＥＳ）、第１投射光源１３は、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦに応じて、参照光ＬＳ１を投射する（Ｓ１３）。投射光源走査用光学部１７は、植物ストレス検出カメラ１の画角内に含まれる植物ＰＴのＸ方向のライン上に参照光ＬＳ１を１次元的に走査する（Ｓ１５、図７の拡大図ＥＰＧ参照）。参照光ＬＳ１が照射されたＸ方向のライン上のそれぞれの照射位置において、参照光ＬＳ１が拡散反射したことで生じた拡散反射光ＲＶ１が撮像光学部２１を介して受光部２３により受光される（Ｓ１６）。
　信号加工部２５では、拡散反射光ＲＶ１の受光部２３における出力（電気信号）が電圧信号に変換され、この電圧信号のレベルがコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃにおいて処理可能なレベルまで増幅される（Ｓ１７）。コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、増幅回路２５ｂの出力信号と所定の閾値との比較結果に応じて、増幅回路２５ｂの出力信号を２値化して距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに出力する。コンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃは、増幅回路２５ｂの出力信号のピークの情報を距離検出／水分うねり検出処理部２７ａに出力する。
　距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃからの出力（２値化信号）を基に、植物ストレス検出カメラ１から照射位置（つまり、反射位置）までの距離を測距する（Ｓ１８－１）。なお、このステップＳ１８－１の処理は省略されてもよい。
　距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１に対するコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）をメモリ２７ｂに一時的に保存する（Ｓ１８－２）。また、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、メモリ２７ｂに保存された前回のフレーム（投射周期）における参照光ＬＳ１又は測定光ＬＳ２に対する拡散反射光ＲＶ１又は拡散反射光ＲＶ２における同一ラインに関するコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力をメモリ２７ｂから読み出す（Ｓ１８－３）。距離検出／水分うねり検出処理部２７ａは、同一ラインにおける参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）と、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２におけるコンパレータ／ピークホールド処理部２５ｃの出力（ピークの情報）と、所定の検出閾値Ｍとを基に、同ライン上における水分やうねりの有無を検出する（Ｓ１８－４）。検出結果フィルタ処理部２７ｃは、距離検出／水分うねり検出処理部２７ａの出力と、制御部１１から指定された所定の検出対象距離又は検出対象距離範囲の情報とを基に、植物ストレス検出カメラ１からの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である水分やうねりに関する情報をフィルタリングして抽出する。
　表示処理部２９は、検出結果フィルタ処理部２７ｃの出力を用いて、植物ストレス検出カメラ１からの距離が検出対象距離又は検出対象距離範囲内である水分やうねりに関する情報の一例として、植物ストレス検出カメラ１からの距離毎の水分やうねりの検出位置を示す検出結果画像データを生成する（Ｓ１９）。ステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８－１～Ｓ１８－４、Ｓ１９の各動作は、１回のフレーム（投射周期）の検出エリア内のライン毎に実行される。
　つまり、１つのＸ方向のラインに対するステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８－１～Ｓ１８－４、Ｓ１９の各動作が終了すると、次のＸ方向のラインに対するステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８－１～Ｓ１８－４、Ｓ１９の各動作が行われ（Ｓ２０、ＮＯ）、以降、１フレーム分のステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８－１～Ｓ１８－４、Ｓ１９の各動作が終了するまで、図７の拡大図ＥＰＧに示すＹ方向の走査に関してステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８－１～Ｓ１８－４、Ｓ１９の各動作が繰り返される。
　一方、１フレームの全てのラインに対してステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８－１～Ｓ１８－４、Ｓ１９の各動作の実行が終了した場合には（Ｓ２０、ＹＥＳ）、投射光の走査が継続する場合には（Ｓ２１、ＹＥＳ）、非可視光センサＮＶＳＳの動作はステップＳ２２に進む。つまり、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積との比（面積比）が変更されるように設定される場合には（Ｓ２２、ＹＥＳ）、制御部１１は、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積との面積比が変更後の面積比となるように設定する（Ｓ１１）。一方、参照光ＬＳ１が照射される葉ＰＴ３の照射面積と測定光ＬＳ２が照射される葉ＰＴ３の照射面積との比（面積比）が変更されない場合には（Ｓ２２、ＮＯ）、次の投射周期（つまり、偶数番目の投射周期）になるので（Ｓ１２、ＮＯ）、第２投射光源１５は、タイミング制御部１１ａからの光源発光信号ＲＦに応じて、測定光ＬＳ２を投射する（Ｓ１４）。ステップＳ１４以降の説明は上述したステップＳ１４以降の説明と同一であるため、説明を省略する。一方、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の走査が継続しない場合には（Ｓ２１、ＮＯ）、非可視光センサＮＶＳＳの動作は終了する。
　（表示データの生成の説明）
　次に、表示制御部３７における表示データの生成処理について、図１０を参照して詳細に説明する。図１０は、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の表示制御部３７における出力画像サイズのキャリブレーションの詳細な動作手順の一例を示すフローチャートである。なお、図１０の説明は、表示制御部３７が可視光カメラ画像データと検出結果画像データとの各サイズが一致するように両画像データを合成する際に行われるキャリブレーションに関する説明である。
　本実施形態の植物ストレス検出カメラ１は可視光カメラＶＳＣと非可視光センサＮＶＳＳとが一体的に組み合わされた構成であるが、本実施形態の可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７を除く他の各部の構成は既存の監視カメラと同様である。この場合、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１の非可視光センサＮＶＳＳは、既存の可視光カメラＶＳＣにアドオンされた構成となる。従って、可視光カメラＶＳＣにより撮像された可視光画像データのアスペクト比と、非可視光センサＮＶＳＳにより生成された検出結果画像データのアスペクト比とが一致していない場合が考えられる。図１０に示すキャリブレーションでは、表示制御部３７は、可視光カメラＶＳＣにより撮像された可視光画像データのアスペクト比と、非可視光センサＮＶＳＳにより生成された検出結果画像データのアスペクト比とを一致させる。
　図１０において、表示制御部３７は、例えば色情報を用いたフィルタリング処理によって、可視光画像データの特徴を抽出する（Ｓ３１）。なお、ステップＳ３１の動作は、撮像信号処理部３５により実行されても良く、この場合には、表示制御部３７は、撮像信号処理部３５により実行された可視光画像データの特徴抽出結果の情報を撮像信号処理部３５から取得する。
　また、表示制御部３７は、例えば距離情報毎のフィルタリング処理によって、検出結果画像データの特徴を抽出する（Ｓ３２）。なお、ステップＳ３２の動作は、表示処理部２９により実行されても良く、この場合には、表示制御部３７は、表示処理部２９により実行された検出結果画像データの特徴抽出結果の情報を表示処理部２９から取得する。表示制御部３７は、ステップＳ３２により得られた検出結果画像データの特徴抽出結果を基に、検出された水分やうねりの検出位置に関する情報をワークメモリ用のメモリ（不図示）保存する（Ｓ３３）。
　表示制御部３７は、ステップＳ３１において得られた可視光画像データの特徴抽出結果の情報と、ステップＳ３２において得られた検出結果画像データの特徴抽出結果の情報とを用いて、可視光画像データ及び検出結果画像データの各輪郭をサーチしてパターンマッチングを実行する（Ｓ３４）。表示制御部３７は、ステップＳ３４のパターンマッチング後の可視光画像データと検出結果画像データとを重ね合わせる（Ｓ３５）。ステップＳ３４及びステップＳ３５により、表示制御部３７は、アスペクト比が一致した可視光画像データと検出結果画像データとが重ね合わせられた表示データを得ることができる。
　表示制御部３７は、ステップＳ３５における重ね合わせ後の表示データの画像サイズ枠の基準点（例えば原点）及び終了点を抽出して制御部１１に保存する（Ｓ３６）。なお、図２では、図面の煩雑化を避けるために、制御部１１と表示制御部３７との間の矢印の図示を省略している。表示データの画像サイズ枠の基準点及び終了点は、非可視光センサＮＶＳＳからの投射光の走査開始位置及び走査終了位置に対応する。
　ステップＳ３６の後、制御部１１は、表示制御部３７から取得した表示データの画像サイズ枠の基準点（例えば原点）及び終了点の情報を用いて、非可視光センサＮＶＳＳにおける投射光の走査範囲を変更し、変更後の投射光源走査用光学部１７の走査開始位置及び走査終了位置の情報を投射光源走査用光学部１７に設定する（Ｓ３７）。図１０に示すキャリブレーションが一度実行されることで、表示制御部３７は、可視光カメラＶＳＣからの可視光画像データと非可視光センサＮＶＳＳからの検出結果画像データとの各アスペクト比を一致させた表示データを簡易に生成することができる。
　図１２は、参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の照射位置の面積が同一である場合における植物ＰＴ全体の水分の分布の推移の一例を示す説明図である。図１２に示す凡例バーＢＲ１は、図１２の紙面上部に向かうほど水分が少なく、図１２の紙面下部に向かうほど水分が多いことを示す。
　図１２に示す状態ＳＴＥ１は、例えば肥料水供給装置ＷＦから水が全く供給されていない状態（例えば水ストレス状態）で植物ＰＴが枯死寸前の状態である。図１２に示す状態ＳＴＥ２は、例えば肥料水供給装置ＷＦから肥料や水が供給されている状態で、根、茎ＰＴ２、葉ＰＴ３において水や肥料による栄養分を吸収中の状態であり、能動的に蒸散を行っている状態である。図１２に示す状態ＳＴＥ３は、例えば肥料水供給装置ＷＦから肥料や水が過剰に供給された後の状態で、根、茎ＰＴ２、葉ＰＴ３において水や肥料による栄養分の吸収が飽和状態で停止している状態である。
　例えば葉ＰＴ３の水分の分布状況を説明すると、状態ＳＴＥ１では葉ＰＴ３の水分は非常に少ないことが把握可能であり、状態ＳＴＥ２では葉ＰＴ３の水分は少し足りていないことが把握可能であり、状態ＳＴＥ３では葉ＰＴ３の水分は少し多いことが把握可能である。
　図１２に示す状態ＳＴＥ１～状態ＳＴＥ３に示す植物ＰＴの全体が含まれた表示データが植物ストレス検出カメラ１において生成され、例えば事務所内制御室に設置されたモニタ５０に表示された場合、ユーザは、状態ＳＴＥ１～状態ＳＴＥ３のうちいずれかに示す植物ＰＴの全体が含まれた表示データを閲覧することで、植物ＰＴにおける吸水速度（言い換えると、水ポテンシャル）を簡易に把握できる。水ポテンシャルとは、植物が潜在的に水を吸い上げる根や茎をどれだけ有するかを定量的に示すパラメータである。
　また、ユーザは、トマト等の果菜類の生育において、果実糖度を増すために必要となる最適な水ストレス状態と現状の植物ＰＴの水ストレス状態とを簡易に把握可能である。図１２では、状態ＳＴＥ２に示す植物ＰＴが肥料や水が過剰に供給されていないし、水が全く供給されていないわけではない。ユーザは、状態ＳＴＥ２に示す植物ＰＴの表示データをモニタ５０において閲覧することで、例えば葉ＰＴ３の水分の分布として水が少し足りていない状況であり、その状況が葉ＰＴ３にとって最適な水ストレス状態であることを簡易に把握できる。
　図１３は、参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の照射位置の面積が異なる場合における植物ＰＴの葉ＰＴ３の水分、うねりの分布の推移の一例を示す説明図である。図１４は、参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２のうちいずれか一方だけを用いて照射位置の面積を異ならせた場合と、参照光ＬＳ１を用いて検出した植物ストレス検出カメラ１からの距離を基にした場合の植物ＰＴの葉ＰＴ３のうねりの分布の推移の一例を示す比較例の説明図である。
　図１３では、水分やうねりの検出結果画像データＤＣＴ１，ＤＣＴ２の説明を分かり易くするために、植物ＰＴに見られるうねりと凹凸が同じ曲率である蛇腹状のうねりを有するトタン製の蛇腹壁ＴＴＮが、植物ストレス検出カメラ１から見て観察対象の植物ＰＴの後方に設けられた場合を想定して説明する。また、図１３及び図１４では、トタン製の蛇腹壁ＴＴＮには水分は検出されないとして説明する。
　図１３，図１４に示す凡例バーＢＲ１，ＢＲ２では、図１３，図１４の紙面左側に向かうほど拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度が大きく、図１３，図１４の紙面右側に向かうほど拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度が小さい。より具体的には、凡例バーＢＲ１は、図１３，図１４の紙面左側に向かうほど水分が多く、図１３，図１４の紙面右側に向かうほど水分が少ない。また、凡例バーＢＲ２は、図１３，図１４の紙面左側に向かうほど参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置の形状が手前に凸又は手前に凹（つまり、平坦な形状））であり、図１３，図１４の紙面右側に向かうほど、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射位置の形状が変曲している（つまり、うねりがある）。
　図１３に示す検出結果画像データＤＣＴ１は、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積ＳＰＴ１，ＳＰＴ２が同一である場合に植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧにより生成された検出結果画像データであり、植物ＰＴの葉ＰＴ３の全体における水分の有無に関する検出結果の分布を示す。照射面積ＳＰＴ１，ＳＰＴ２が同一であるため、検出結果画像データＤＣＴ１には、トタン製の蛇腹壁ＴＴＮのうねりの分布に関する出力は得られない。検出結果画像データＤＣＴ１によれば、ユーザは、葉ＰＴ３の中央部分に水分が多く検出されたことが把握可能である。
　図１３に示す検出結果画像データＤＣＴ２は、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積ＳＰＴ１，ＳＰＴ２が異なる場合に植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧにより生成された検出結果画像データであり、植物ＰＴの葉ＰＴ３の全体における水分及びうねりの有無に関する検出結果の分布を示す。照射面積ＳＰＴ１，ＳＰＴ２が異なるため、植物ストレス検出カメラ１から見てトタン製の蛇腹壁ＴＴＮの手前側及び奥側の平坦部分において反射した微弱な拡散反射光が植物ストレス検出カメラ１において受光され、それぞれの拡散反射光の強度が検出結果画像データＤＣＴ２において示されており、検出結果画像データＤＣＴ３，ＤＣＴ４においても同様である。但し、植物ストレス検出カメラ１から見て奥側の平坦部分において反射した拡散反射光の強度は、植物ストレス検出カメラ１からの距離が遠くなればなるほど拡散反射光の強度が減衰するため、手前側の平坦部分において反射した拡散反射光の強度より小さい。
　図１３に示す検出結果画像データＤＣＴ２では、照射面積ＳＰＴ１，ＳＴＰ２の共通部分においては水分の有無が検出され、更に、照射面積ＳＰＴ１，ＳＴＰ２の違いに基づくうねりの有無が検出される。このため、検出結果画像データＤＣＴ２では、うねりの検出結果が水分の検出結果に付加されている分、検出結果画像データＤＣＴ１に比べて、検出結果画像データＤＣＴ１において水分が検出された部分のみにおいてうねりの検出結果が強調されて示されている。なお、照射面積ＳＰＴ１，ＳＰＴ２はどちらが大きく、小さくてもよい。従って、ユーザは、例えば図１３に示す検出結果画像データＤＣＴ１，ＤＣＴ２の両方が対比的にモニタ５０に表示された場合には、両方の検出結果画像データＤＣＴ１，ＤＣＴ２を見比べることで、葉ＰＴ３の水分量の変化とともに起きる葉ＰＴ３の吸水や蒸散による葉ＰＴ３の開きや巻き等のうねりの変化を同時に把握することができる。
　図１４に示す検出結果画像データＤＣＴ３は、測定光ＬＳ２のみが照射面積ＳＰＴ２が照射毎に異なる場合に植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧにより生成された検出結果画像データであり、植物ＰＴの葉ＰＴ３の全体におけるうねりの有無に関する検出結果の分布を示す。測定光ＬＳ２の波長は水分に吸収され易い特性を有するので、検出結果画像データＤＣＴ３において、拡散反射光ＲＶ２の強度は、参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１の強度より小さくなり、更に、１種類の測定光ＬＳ２しか使用されていないので、葉ＰＴ３の周囲にあるトタン製の蛇腹壁ＴＴＮのうねりと相違せず、葉ＰＴ３のうねりの分布は正確に判別することができない。
　図１４に示す検出結果画像データＤＣＴ４は、参照光ＬＳ１のみが照射面積ＳＰＴ１が照射毎に異なる場合に植物ストレス検出カメラ１の画像判定部ＪＧにより生成された検出結果画像データであり、植物ＰＴの葉ＰＴ３の全体におけるうねりの有無に関する検出結果の分布を示す。参照光ＬＳ１の波長は水分に吸収され難い特性を有するので、検出結果画像データＤＣＴ４において、拡散反射光ＲＶ１の強度は、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の強度より大きくなるが、１種類の参照光ＬＳ１しか使用されていないので、葉ＰＴ３の周囲にあるトタン製の蛇腹壁ＴＴＮのうねりに比べて拡散反射光の強度に違いは見られるものの、葉ＰＴ３のうねりの分布は正確に判別することができない。
　図１４に示す検出結果画像データＤＣＴ５は、照射面積ＳＰＴ１の参照光ＬＳ１が葉ＰＴ３に向けて照射され、その照射時刻とその拡散反射光ＲＶ１の受光時刻との差分に応じた距離画像（ＴＯＦ画像）であり、植物ＰＴの葉ＰＴ３の全体におけるうねりの有無に関する検出結果を示す。凡例バーＢＲ３では、図１４の紙面左側に向かうほど植物ストレス検出カメラ１からの距離の値が大きく（つまり、手前に凸であり）、図１４の紙面右側に向かうほど植物ストレス検出カメラ１からの距離の値が小さい（つまり、手前に凹である）。検出結果画像データＤＣＴ５は、植物ストレス検出カメラ１からの距離を基にして生成されているので、葉ＰＴ３の全体の形状のうねりは正確に判別が困難である。
　図１５は、水の含水率が増加するように変化した場合の植物ＰＴの葉ＰＴ３の水分の分布の推移の一例を示す説明図である。図１５に示す検出結果画像データＤＣＴ６ａ，ＤＣＴ６ｂにおいても、図１３や図１４に示すトタン製の蛇腹壁ＴＴＮの検出結果と同様の検出結果が示されている。検出結果画像データＤＣＴ６ａは、水ストレス状態にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データである。検出結果画像データＤＣＴ６ｂは、水が供給された後に生成された葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データである。
　水が供給されたことにより、水の供給前に比べて水分に吸収される測定光ＬＳ２の量が増加するので、拡散反射光ＲＶ２の強度は減少し、拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比（つまり、Ｉ出９０５／Ｉ出１５５０）は増加する。これにより、ユーザは、葉ＰＴ３の水の含水率が増加するように変化した場合には、検出結果画像データＤＣＴ６ａ，６ｂを対比可能に表示されたモニタ５０を閲覧することにより、葉ＰＴ３の全体（例えば、範囲ＡＲ１ａと範囲ＡＲ１ｂ）における水分の検出量が増大したことが容易に判別可能となる。
　図１６は、水の含水率が減少するように変化した場合の植物の葉の水分の分布の推移の一例を示す説明図である。図１６に示す検出結果画像データＤＣＴ７ａ，ＤＣＴ７ｂ，ＤＣＴ７ｃにおいても、図１３や図１４に示すトタン製の蛇腹壁ＴＴＮの検出結果と同様の検出結果が示されている。検出結果画像データＤＣＴ７ａは、通常の健全な状態（つまり、水や肥料が適量に供給されている状態）にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データである。検出結果画像データＤＣＴ７ｂは、水ストレス状態にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データであり、水不足により水分が減少し葉ＰＴ３の形状が反れたり萎れたりする前兆であることを示す。検出結果画像データＤＣＴ７ｃは、水が供給されなくなった後に生成された葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データであり、水分がゼロの状態で枯死状態であることを示す。
　水が供給されなくなることにより、水分に吸収される測定光ＬＳ２の量が減少するので、拡散反射光ＲＶ２の強度は増大し、拡散反射光ＲＶ１，ＲＶ２の強度比（つまり、Ｉ出９０５／Ｉ出１５５０）は減少する。これにより、ユーザは、葉ＰＴ３の水の含水率が減少するように変化した場合には、検出結果画像データＤＣＴ７ａ，７ｂ，７ｃを対比可能に表示されたモニタ５０を閲覧することにより、葉ＰＴ３の全体（例えば、範囲ＡＲ２ａと範囲ＡＲ２ｂと範囲ＡＲ２ｃ）における水分の検出量が減少したことが容易に判別可能となる。
　図１７（Ａ）は、水の含水率は変化しないが、植物に供給された肥料が増加するように変化した場合の植物の葉のうねりの分布の推移の一例を示す図である。図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）に示す推移の具体的な葉の写真例を示す図である。図１７（Ａ）に示す検出結果画像データＤＣＴ８ａ，ＤＣＴ８ｂにおいても、図１３や図１４に示すトタン製の蛇腹壁ＴＴＮの検出結果と同様の検出結果が示されている。検出結果画像データＤＣＴ８ａは、通常の健全な状態（つまり、水や肥料が適量に供給されている状態）にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データである。検出結果画像データＤＣＴ８ｂは、肥料が過剰に供給された結果、光合成において消化しきれずに栄養過多の状態にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データであり、葉脈が隆起してうねりが生じていることを示す検出結果画像データである。
　検出結果画像データＤＣＴ８ａ，ＤＣＴ８ｂにおいて水分の含水率に変化は無いが、肥料が過剰に供給されたことにより、葉脈の隆起が生じてしまった。これにより、ユーザは、植物ＰＴに過剰な肥料が供給された場合には、検出結果画像データＤＣＴ８ａ，ＤＣＴ８ｂを対比可能に表示されたモニタ５０を閲覧することにより、例えば検出結果画像データＤＣＴ８ａにおいて水分がよく検出された範囲ＡＲ３ａが、検出結果画像データＤＣＴ８ｂでは水分がよく検出された範囲ＡＲ３ｂにシフトしているので、葉ＰＴ３の範囲ＡＲ３ａ付近にうねりが生じたことを容易に判別可能である。
　図１７（Ｂ）の写真ＰＩＴ１ａ→写真ＰＩＴ１ｂ→写真ＰＩＴ１ｃ→写真ＰＩＴ１ｄの順に示されているように、肥料が過剰に供給されると、写真ＰＩＴ１ｃの３箇所の範囲ＢＰＰがレタス状となる前兆が写真ＰＩＴ１ｂにおいて見られ、範囲ＢＰＰが隆起したことが写真ＰＩＴ１ｃにおいて容易に確認可能であり、更に、隆起が進み、葉に穴が開いてしまったことが写真ＰＩＴ１ｃにおいて容易に確認可能である。
　図１８は、水の含水率は変化しないが、植物ＰＴの葉ＰＴ３の植物ストレス検出カメラ１における投影面積が変化した場合の植物ＰＴの葉ＰＴ３のうねりの分布の推移の一例を示す説明図である。図１８に示す検出結果画像データＤＣＴ９ａ，ＤＣＴ９ｂにおいても、図１３や図１４に示すトタン製の蛇腹壁ＴＴＮの検出結果と同様の検出結果が示されている。検出結果画像データＤＣＴ９ａは、通常の健全な状態（つまり、水や肥料が適量に供給されている状態）にある葉ＰＴ３の水分及びうねりの検出結果画像データである。検出結果画像データＤＣＴ９ｂは、水の含水率に変化は無いが、例えばエアコンからの風が吹いた等の影響により植物ストレス検出カメラ１の葉ＰＴ３の投影面積が少し変化した場合に生成された検出結果画像データであり、うねりの分布位置がシフトしたことを示す。
　これにより、ユーザは、例えば水の含水率に変化は無いのにエアコンからの風が吹いた等に影響により植物ストレス検出カメラ１からの葉ＰＴ３の投影面積が少し変化した場合には、検出結果画像データＤＣＴ９ａ，ＤＣＴ９ｂを対比可能に表示されたモニタ５０を閲覧することにより、例えば検出結果画像データＤＣＴ９ａにおいて水分がよく検出された範囲ＡＲ４ａが、検出結果画像データＤＣＴ９ｂでは水分がよく検出された範囲ＡＲ４ｂにシフトしたことを容易に判別可能である。
　図１９は、拡散反射光の強度比の検出結果と植物ＰＴの葉ＰＴ３の水分、うねりの変化との対応関係の一例を示す図である。植物ＰＴへの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積が同一、つまり面積比が小（図１９の紙面最左端参照）の場合には、植物ストレス検出カメラ１は、葉ＰＴ３の水分の分布のみの推移が検出可能な検出結果画像データを生成できる。水ストレスが高まると、葉ＰＴ３における水分の検出量が減少することが容易に判別可能となる。
　また、植物ＰＴへの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積が異なる場合、面積比が大、中、小と推移していくに従って、水分及びうねりの検出精度は劣化していく。従って、植物ストレス検出カメラ１から照射される参照光ＬＳ１、測定光ＬＳ２の面積比は大きいことが望ましいと結論付けられる。
　また、植物ストレス検出カメラ１は、植物ＰＴへの参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積を同一に設定したり異なるように設定したりその切換を容易に行え、参照光ＬＳ１及び測定光ＬＳ２の照射面積を異なるように設定した場合には、水分だけではなくうねりの有無を同時に検出できる。
　以上により、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１は、光学走査により第１投射光源１３において第１波長（例えば９０５ｎｍ）の参照光ＬＳ１を植物ＰＴに向けて照射し、光学走査により第２投射光源１５において第２波長（例えば１５５０ｎｍ）の測定光ＬＳ２を植物ＰＴに向けて照射する。植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１が照射される植物ＰＴの照射面積（第１照射面積）と測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの照射面積（第２照射面積）とを可変に設定してもよいし、第１照射面積及び第２照射面積を可変に設定しなくてもよい。なお、後者の場合には、第１照射面積及び第２照射面積が植物ストレス検出カメラ１において予め設定されている。植物ストレス検出カメラ１は、設定された植物ＰＴの第１照射面積において反射した参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１と、設定された植物ＰＴの第１照射面積とは異なる第２照射面積において反射した測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２とを基に、植物ＰＴの水分及びうねりの有無を検出する。
　これにより、植物ストレス検出カメラ１は、水分に吸収され難い特性を有する波長の参照光ＬＳ１及び水分に吸収され易い特性を有する測定光ＬＳ２を植物ＰＴに向けて照射し、植物ＰＴの同一の照射位置において反射した参照光の拡散反射光ＲＶ１，測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の強度比を基に、少なくとも植物ＰＴの水分の有無の分布状態を高精度に検出できる。従って、上記特許文献のように観察者が植物や土壌に非分極性電極を人為的に接続する必要がなく、観察中も観察者が観察場所又はその付近に観察し続ける必要もないので、観察者の作業の煩雑化を軽減できる。
　また、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１が照射される植物ＰＴの第１照射面積と測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの第２照射面積との比をｍ対ｎ（ｍ，ｎ：１以上の整数でともに異なる値）に設定する。言い換えると、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１が照射される植物ＰＴの第１照射面積と測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴ２の第２照射面積とを異なる面積比に設定する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、第１照射面積及び第２照射面積のうち共通する照射面積の部分を有する植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置における参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の強度比によって、植物ＰＴのうねりの有無に影響を受けることなく、植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置における水分の有無を高精度に検出できる。また、植物ＰＴの照射面積が異なると、植物ＰＴの照射面積の部分に植物ＰＴのうねりがある場合、照射面積が広い側の拡散反射光は、照射面積が狭い側の拡散反射光に比べて、うねりの影響を受け易くなるという性質がある。この性質を利用して、植物ストレス検出カメラ１は、第１照射面積と第２照射面積とが異なる場合には、植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置における参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の強度比によって、植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置におけるうねりの有無を高精度に検出できる。
　また、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１が照射される植物ＰＴの第１照射面積と測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴの第２照射面積との比を１対１に設定する。言い換えると、植物ストレス検出カメラ１は、参照光ＬＳ１が照射される植物ＰＴの第１照射面積と測定光ＬＳ２が照射される植物ＰＴ２の第２照射面積とを同一に設定する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、同一の照射面積を有する植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置における参照光ＬＳ１の拡散反射光ＲＶ１、測定光ＬＳ２の拡散反射光ＲＶ２の強度比によって、植物ＰＴのうねりの有無に影響を受けることなく、植物ＰＴ（例えば葉ＰＴ３）の照射位置における水分の有無を高精度に検出できる。
　また、植物ストレス検出カメラ１は、植物ストレス検出カメラ１が配置されたビニールハウス内から離れた事務所内制御室のモニタ５０に対し、植物ＰＴの撮像により得た画像データと、植物ＰＴの水分の有無の検出結果とを対比して表示する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、観察者がビニールハウス内に常駐することなく事務所内制御室のモニタ５０を眺めるだけで、観察対象の植物ＰＴに水分が適正に供給されているか否かを実際の画像と照らしながら観察者に確認させることができる。
　また、植物ストレス検出カメラ１は、モニタ５０に対する植物ＰＴの指定箇所（例えば葉ＰＴ３の表示箇所）のズーム操作があると、指定された植物ＰＴの指定箇所を拡大して、指定箇所の画像データと水分の有無の検出結果とを対比してモニタ５０に表示する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、観察者のモニタ５０に対する簡易な操作により、観察者が特に注目したい植物ＰＴの指定箇所の水分の分布状態とその指定箇所の実際の画像とを照らしながら観察者に確認させることができる。
　また、植物ストレス検出カメラ１は、植物ストレス検出カメラ１が配置されたビニールハウス内から離れた事務所内制御室のモニタ５０に対し、植物ＰＴの撮像により得た画像データと、植物ＰＴの水分及びうねりの有無の検出結果とを対比して表示する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、観察者がビニールハウス内に常駐することなく事務所内制御室のモニタ５０を眺めるだけで、観察対象の植物ＰＴに水分が適正に供給されているか否か、更に観察対象の植物ＰＴにうねりが生じて折れ曲がっているか否かを実際の画像と照らしながら観察者に確認させることができる。
　また、植物ストレス検出カメラ１は、モニタ５０に対する植物ＰＴの指定箇所（例えば葉ＰＴ３の表示箇所）のズーム操作があると、指定された植物ＰＴの指定箇所を拡大して、指定箇所の画像データと水分及びうねりの有無の検出結果とを対比してモニタ５０に表示する。これにより、植物ストレス検出カメラ１は、観察者のモニタ５０に対する簡易な操作により、観察者が特に注目したい植物ＰＴの指定箇所の水分及びうねりの分布状態とその指定箇所の実際の画像とを照らしながら観察者に確認させることができる。
　以上、図面を参照しながら本実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　なお、上述した本実施形態では、本発明に係る植物ストレス検出装置の一例として植物ストレス検出カメラを用いて説明したが、本発明に係る植物ストレス検出装置は可視光カメラＶＳＣの撮像光学部３１、受光部３３及び撮像信号処理部３５が省かれた構成でもよい。例えば、植物ストレス検出装置は、１つ以上の可視光画像データ（例えば観察対象の植物ＰＴの写真データ）を予め保持し、植物ストレス検出カメラ１の可視光カメラＶＳＣの表示制御部３７と、植物ストレス検出カメラ１の非可視光センサＮＶＳＳとを含む構成であれば、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１と同様の効果が得られる。更に、植物ストレス検出装置の部品点数を削減でき、植物ストレス検出装置の製造コストアップが抑制可能となる。また、植物ストレス検出装置は、可視光カメラＶＳＣの撮像光学部３１、受光部３３及び撮像信号処理部３５を有しても良い。これにより、植物ストレス検出装置は、１つ以上の可視光画像データ（例えば観察対象の植物ＰＴの写真データ）を予め保持していなくても、上述した本実施形態の植物ストレス検出カメラ１と同様の効果が得られる。
　なお、上述の検出対象距離範囲は、１つの範囲でなく、複数の範囲が設定されてよい。例えば、検出対象距離範囲は、第１の範囲としての２～３［ｍ］と、第２の範囲としての６～８［ｍ］とを含む。同様に、上述の検出対象距離は１つの値でなく、複数の値が設定されてもよい。制御部１１は、複数の検出対象距離が入力される場合、各検出対象距離に応じた検出対象距離範囲を算出し、設定してもよい。このように複数の検出対象距離又は検出対象距離範囲を設定可能とすることで、植物ストレス検出カメラ１が設置された環境に応じて、植物ストレス検出カメラ１の検出条件を設定することができる。
　また、設定される検出対象距離又は検出対象距離範囲の数は、任意に増加又は減少されてもよい。これにより、植物ストレス検出カメラ１が設置された環境の複雑さに応じて、植物ストレス検出カメラ１の検出条件を設定することができる。例えば、環境が複雑である場合（例えば、障害物が多数存在する場合）、検出対象距離又は検出対象距離範囲の数を多く設定し、環境が単純である場合（例えば、障害物が存在しない場合）、検出対象距離又は検出対象距離範囲の数を少なく設定する。
　なお、このような複数の検出対象距離又は検出対象距離範囲は、予め設定されていてもよいし、ユーザがデータロガーＤＬ又は通信端末ＭＴなどによって任意に設定されてもよい。或いは、植物ストレス検出カメラ１にこれらを設定可能な入力部を設けてもよい。なお、検出対象距離範囲は、上述した具体例のように、上限及び下限の両方を設定する必要はなく、少なくともどちらか一方が設定されればよい。例えば、１００［ｍ］以上、又は、５［ｍ］以下といった検出対象距離範囲が設定されてもよい。
　なお、本実施形態では、第１投射光源１３は奇数番目の投射周期に投射し、第２投射光源１５は偶数番目の投射周期に投射するとして説明したが、第１投射光源１３及び第２投射光源１５は投射周期毎に交互に投射しなくても良い。例えば、第１投射光源１３及び第２投射光源１５は異なる投射周期で又はランダムな投射周期に投射するタイミングを切り替えても良い。また、植物ストレス検出カメラ１において撮像光学部２１及び受光部２３が複数（例えば２個）ある場合には、第１投射光源１３からの参照光ＬＳ１と第２投射光源１５からの測定光ＬＳ２とは同時に投射されても良い。
　なお、本実施形態では、投射部ＰＪ、画像判定部ＪＧ及び可視光カメラＶＳＣを一体に構成した植物ストレス検出カメラ１について説明したが、投射部ＰＪ、画像判定部ＪＧ及び可視光カメラＶＳＣはそれぞれ別体に設けられても良い。例えば、投射部ＰＪ及び画像判定部ＪＧは異なる筐体で保持されても良い。同様に、投射部ＰＪ及び可視光カメラＶＳＣは異なる筐体で保持されても良い。また、第１投射光源１３及び第２投射光源１５もそれぞれ別体に設けられても良い。
　但し、画像判定部ＪＧ及び可視光カメラＶＳＣは、本実施形態のように、同一の筐体に設けられる方が好ましい。さらに詳細に説明すると、検出結果画像データの形成に利用される撮像光学部２１と、可視光画像データの形成に利用される撮像光学部３１とは同一の筐体に設けられる方が良い。撮像光学部２１，３１を同一の筐体に設けることで、この２つの受光部の受光位置を近接させることができる。即ち、検出結果画像データ及び可視光画像データの検出位置を近接させることができる。これにより、検出結果画像データ及び可視光画像データのずれを小さくすることができ、表示制御部３７による可視光画像データ及び検出結果画像データの合成処理（例えばステップＳ３４におけるパターンマッチングや、ステップＳ３５における画像の重ね合わせ等）の負荷を軽減することができる。
　また、受光した信号の処理は、植物ストレス検出カメラ１の外部（例えば、データロガーＤＬ又は通信端末ＭＴ）で行っても良い。この信号処理とは、例えば、上述した信号加工部２５、検出処理部２７、表示処理部２９、撮像信号処理部３５、表示制御部３７及び制御部１１などの処理に相当する。信号処理に関する機能を植物ストレス検出カメラ１の外部に設けることで、植物ストレス検出カメラ１を小型化することができる。
　また、本実施形態の植物ストレス検出カメラ１により生成された表示データ（つまり、植物ＰＴの苗ごとの水ストレス状態がユーザにとって容易に把握可能な検出結果画像データ）をモニタ５０において閲覧したユーザが、例えば事務所内制御室内に設置された管理ＰＣ（上述参照）を操作し、植物ＰＴの苗ごとの水ストレス状態や根の吸水速度を定量的に計測してもよい。この場合、管理ＰＣは、計測により得られた水ストレス状態や根の吸水速度の値を用いて苗ごとに与えるべき水分量や肥料量を算出し、図１に示す肥料水供給装置ＷＦに肥料や水の供給を指示する。本実施形態の植物ストレス検出カメラ１は、上述した苗ごとの生育を観察する植物生育観察システムに適用することが可能である。
　本開示は、観察者の作業を煩雑化することなく、少なくとも植物の水ストレスの有無に関する分布状態を高精度に検出する植物ストレス検出装置及び植物ストレス検出方法として有用である。
　１　　植物ストレス検出カメラ
　１１　　制御部
　１１ａ　　タイミング制御部
　１３　　第１投射光源
　１５　　第２投射光源
　１７　　投射光源走査用光学部
　２１，３１　　撮像光学部
　２３，３３　　受光部
　２５　　信号加工部
　２５ａ　　Ｉ／Ｖ変換回路
　２５ｂ　　増幅回路
　２５ｃ　　コンパレータ／ピークホールド処理部
　２７　　検出処理部
　２７ａ　　距離検出／水分うねり検出処理部
　２７ｂ　　メモリ
　２７ｃ　　検出結果フィルタ処理部
　２９　　表示処理部
　３５　　撮像信号処理部
　３７　　表示制御部
　ＪＧ　　画像判定部
　ＬＳ１　　参照光
　ＬＳ２　　測定光
　ＭＴ　　通信端末
　ＮＶＳＳ　　非可視光センサ
　ＰＪ　　投射部
　ＴＲ　　光源走査用タイミング信号
　ＲＦ　　光源発光信号
　ＲＶ０　　環境光
　ＲＶ１，ＲＶ２　　拡散反射光
　ＶＳＣ　　可視光カメラ

Claims (8)

  1. 　光学走査により、水分に吸収され難い特性を有する第１波長の参照光を植物に向けて照射する第１光源と、
    　前記光学走査により、水分に吸収され易い特性を有する第２波長の測定光を前記植物に向けて照射する第２光源と、
    　第１照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記参照光の反射光と前記第１照射面積とは異なる第２照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記測定光の反射光とを基に、前記植物の水分及びうねりの有無を検出する検出部と、を備える、
    　植物ストレス検出装置。
  2. 　請求項１に記載の植物ストレス検出装置であって、
    　前記第１照射面積と前記第２照射面積とを可変に設定する照射設定部、を更に備える、
    　植物ストレス検出装置。
  3. 　請求項２に記載の植物ストレス検出装置であって、
    　前記照射設定部は、前記第１照射面積と前記第２照射面積との比を１対１に設定する、
    　植物ストレス検出装置。
  4. 　請求項３に記載の植物ストレス検出装置であって、
    　前記植物を撮像する撮像部と、
    　前記撮像部により撮像された前記植物の画像データと、前記検出部により検出された前記植物の水分の有無の検出結果とを対比して表示部に表示する表示制御部と、を更に備える、
    　植物ストレス検出装置。
  5. 　請求項４に記載の植物ストレス検出装置であって、
    　前記表示制御部は、前記表示部に対する前記植物の指定箇所のズーム操作に応じて、指定された前記植物の指定箇所を拡大して、前記指定箇所の画像データと前記水分の有無の検出結果と対比して前記表示部に表示する、
    　植物ストレス検出装置。
  6. 　請求項１に記載の植物ストレス検出装置であって、
    　前記植物を撮像する撮像部と、
    　前記撮像部により撮像された前記植物の画像データと、前記検出部により検出された前記植物の水分及びうねりの有無の検出結果とを対比して表示部に表示する表示制御部と、を更に備える、
    　植物ストレス検出装置。
  7. 　請求項６に記載の植物ストレス検出装置であって、
    　前記表示制御部は、前記表示部に対する前記植物の指定箇所のズーム操作に応じて、指定された前記植物の指定箇所を拡大して、前記指定箇所の画像データと前記水分及びうねりの有無の検出結果と対比して前記表示部に表示する、
    　植物ストレス検出装置。
  8. 　植物ストレス検出装置における植物ストレス検出方法であって、
    　光学走査により、水分に吸収され難い特性を有する第１波長の参照光を植物に向けて照射する処理と、
    　前記光学走査により、水分に吸収され易い特性を有する第２波長の測定光を前記植物に向けて照射する処理と、
    　第１照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記参照光の反射光と前記第１照射面積とは異なる第２照射面積を有する前記植物の照射位置において反射した前記測定光の反射光とを基に、前記植物の水分及びうねりの有無を検出する処理と、を実行する、
    　植物ストレス検出方法。
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