WO2024023951A1 - 収穫支援装置 - Google Patents

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WO2024023951A1
WO2024023951A1 PCT/JP2022/028854 JP2022028854W WO2024023951A1 WO 2024023951 A1 WO2024023951 A1 WO 2024023951A1 JP 2022028854 W JP2022028854 W JP 2022028854W WO 2024023951 A1 WO2024023951 A1 WO 2024023951A1
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harvest
harvesting
image
harvested
control device
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PCT/JP2022/028854
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Inventor
聖雄 梅野
正樹 大野
明 田中
Original Assignee
Ｍｅｄｉｔｅｃ Ｖｅｇ株式会社
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general

Definitions

  • the present invention relates to a harvest support device.
  • Patent Document 1 describes wearable glasses that include a projection device, a color temperature sensor, and a color sample display control section.
  • a projection device displays an image of a color sample selected according to the color temperature of the outside world in a part of the wearer's field of vision, and the wearer can display the image of the diagnostic object in the outside world in the remaining part of his field of vision.
  • the wearer himself or herself diagnoses the leaf color by comparing the color sample displayed on the half-mirror lens with the paddy rice that can be seen through the half-mirror lens. You will be left at the mercy of your feelings. Therefore, there is a possibility that the judgment results may be different for a plurality of wearers, or even for the same wearer, the judgment results may be different depending on the physical condition, mood, etc. of the day. In other words, the wearable glasses of Patent Document 1 have a problem in that uniform and stable diagnosis cannot be performed.
  • the present invention has been made in view of these points, and aims to provide a harvest support device that eliminates the user's intuitive and arbitrary diagnosis and can perform a uniform diagnosis. .
  • a harvest support device comprising: an image forming device that displays an image that notifies the diagnosis result in a state where it is superimposed on an external world image.
  • the image forming device When the imaging device images the harvested object, the image forming device according to any one of (1) to (8) above, displays on the display section an aim to aim at the harvested object.
  • Harvesting support equipment When the imaging device images the harvested object, the image forming device according to any one of (1) to (8) above, displays on the display section an aim to aim at the harvested object.
  • Harvesting support equipment
  • the harvest support device of the present invention it is possible to diagnose whether or not to harvest various crops such as vegetables, fruits, grains, and marine products on behalf of the user, and to notify the user of the diagnosis results using images. can. Then, the user may harvest the harvested object based on the diagnosis result notified from the harvesting support device.
  • the harvesting support device of the present invention when harvesting the harvested object, it is possible to avoid intuitive, arbitrary, and intentional Diagnosis can be eliminated, and objects to be harvested at the time of harvest can be stably harvested.
  • a harvest support device it is not necessary to have any knowledge or experience to judge whether or not to harvest, so even those who do not have sufficient agricultural knowledge or experience can stably harvest the crops at the time of harvest. be able to.
  • FIG. 1 is a rear view of a harvest support device according to a preferred embodiment.
  • FIG. 2 is a front view of the harvest support device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the diagnostic process.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the diagnostic process.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the diagnosis method, and is a diagram showing how an external world image and an image are superimposed.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the diagnosis method, and is a diagram showing how an external world image and an image are superimposed.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the diagnosis method, and is a diagram showing how an external world image and an image are superimposed.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the diagnosis method, and is a diagram showing how an external world image and an image are superimposed.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the diagnosis method, and is a diagram showing how an external world image and an image are superimposed.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the diagnosis method, and is
  • the harvest support device 1 shown in FIG. 1 is a head-mounted display (head-mounted image display device).
  • the harvest support device 1 is also called wearable glasses.
  • Such a harvest support device 1 has an appearance like glasses and is used by being worn on the user's head, so that the user can see the image generated within the device superimposed on the external image. Can be done.
  • Such a harvest support device 1 is a device used in smart agriculture, that is, agriculture that utilizes information and communication technology (ICT) to achieve high-quality production.
  • Harvest support device 1 diagnoses whether or not to harvest objects X such as vegetables, fruits, grains, and marine products on behalf of the user, and notifies the user of the diagnosis results through images. Then, the user harvests the harvested object X based on the diagnosis result of the harvesting support device 1. In other words, only the harvest target X that the harvest support device 1 determines to be ready for harvest is harvested.
  • the harvest support device 1 it is possible to produce and harvest the harvested object simply by following the instructions from the harvest support device 1, so there is no need to teach knowledge and know-how to foreign workers. This prevents technology from leaking to foreign countries and prevents brand deterioration.
  • the harvest support device 1 mainly includes a frame 2 shaped like glasses, a half mirror lens 3 (display section) arranged on the frame 2, a lens 4, and an image forming device. 5, an imaging device 6, a light emitting device 7, and a control device 8.
  • the frame 2 includes a base 21 directly facing the user's eyes, a nose pad 22 provided on the base 21, and a pair of temple parts 23 and 24 connected to both ends of the base 21 and worn on the user's ears. , has. Furthermore, a half mirror lens 3 facing one eye and a lens 4 facing the other eye are fixed to the base 21. The user can view the external world image through these half mirror lenses 3 and 4. Note that the configuration of the frame 2 is not particularly limited as long as the half mirror lens 3 can be made to face the eye.
  • the image forming device 5 projects the necessary information onto the half mirror lens 3 as an image.
  • the image forming device 5 is, for example, a projector.
  • the harvest support device 1 by projecting an image from the image forming device 5 onto the half mirror lens 3, the user can visually recognize the projected image in a state where it is superimposed on an external world image.
  • the projector for example, an optical scanning type projector, a liquid crystal type projector, etc. can be used.
  • the arrangement of the image forming device 5 is not particularly limited, but in this embodiment, it is arranged at the base of the temple portion 23 so as not to obstruct the user's field of view.
  • the image forming apparatus 5 is not limited to the virtual image projection method as in this embodiment, but may be, for example, a retinal projection method that directly forms an image on the user's retina.
  • the imaging device 6 is a stereo camera (3D camera) and includes a first camera 61 and a second camera 62 provided at the base 21 of the frame 2.
  • the imaging device 6 images the harvested object X within the user's visual field through the half mirror lens 3 and the lens 4.
  • the configuration of the imaging device 6 is not particularly limited, and may be a 2D camera including only the first camera 61, for example.
  • the light emitting device 7 emits light toward the harvested object X located within the user's visual field via the half mirror lens 3 and the lens 4, thereby illuminating the harvested object X.
  • the light emitted from the light emitting device 7 functions as illumination for the imaging device 6. This makes it possible to obtain clearer images even in environments with low light intensity.
  • the light emitting device 7 of this embodiment has a plurality of light sources and can change the color of the emitted light.
  • a red light source 7R that emits red light R
  • a green light source 7G that emits green light G
  • a blue light source 7B that emits blue light B
  • an infrared light I near infrared light
  • the ultraviolet light source 7I has an infrared light source 7I that emits ultraviolet light (including ultraviolet light U), and an ultraviolet light source 7U that emits ultraviolet light U.
  • Light can be emitted independently from one light source, or light can be emitted simultaneously from a plurality of light sources to generate light of a new color.
  • an LED light emitting diode
  • the structure of the light emitting device 7 is not particularly limited, and may be, for example, a structure capable of emitting only a single light (for example, white light).
  • the control device 8 controls the driving of each part of the harvest support device 1, particularly the driving of the image forming device 5, the imaging device 6, and the light emitting device 7.
  • the control device 8 is configured of a computer, for example, and includes a processor (CPU) that processes information, a memory communicably connected to the processor, and an external interface. Furthermore, programs executable by the processor are stored in the memory, and the processor reads and executes the programs stored in the memory.
  • Such a control device 8 diagnoses whether or not to harvest the harvested object X based on the image data acquired by the imaging device 6, and notifies the user of the diagnosis result in an image.
  • This diagnostic method will be specifically explained below based on the flowcharts shown in FIGS. 3 and 4.
  • the method for diagnosing the harvested object X by the control device 8 includes a determination step S1 for determining the type of the harvested object X, a detection step S2 for detecting the harvested object X present in the image acquired by the imaging device 6, and a detection step
  • the present invention includes a diagnosis step S3 for diagnosing the harvested object X and determining whether or not it should be harvested, and a result notification step S4 for notifying the user of the diagnosis result.
  • step S11 the control device 8 receives the type of the harvested object X based on input from the user.
  • the control device 8 stores in advance diagnostic programs for various harvest targets X, such as a tomato diagnostic program, a strawberry diagnostic program, a grape diagnostic program, and the like.
  • step S12 the control device 8 reads a tomato diagnostic program from the memory, and thereafter diagnoses the tomato Xt according to the tomato diagnostic program.
  • the type of the harvested object X is determined by input from the user, but the method for determining the type of the harvested object X is not particularly limited.
  • the harvested object X may be determined based on an image captured by the imaging device 6.
  • step S1 may be omitted.
  • step S21 the control device 8 controls the drive of the image forming device 5 to display the sight T on the half mirror lens 3, and also asks "Please aim at the tomato” as shown in FIG. etc., and prompts the user to align the tomato Xt with the sight T.
  • the control device 8 images the inside of the sight T with the first camera 61 in steps S22 and S23, and places a tomato inside the sight T based on the obtained image. It is determined whether or not Xt is located. The control device 8 repeats steps S22 and S23 until the tomato Xt is located within the aim T.
  • the control device 8 may emit light of a predetermined color from the light emitting device 7 as necessary.
  • a bright image that is, a clear image with less blurring
  • the control device 8 as shown in FIG. The display is displayed to notify the user that diagnosis of tomato Xt will be started, and the process proceeds to diagnosis step S3. Thereby, separation of the tomato Xt from the aim T is suppressed, and the diagnosis step S3 can be performed more reliably.
  • step S301 the control device 8 images the tomato Xt within the sight T with the first camera 61 and the second camera 62, and performs stereo matching based on the parallax information of the two obtained images to image the tomato Xt. Measure three-dimensional shapes.
  • step S302 the control device 8 stores the shape and dimensions of the tomato Xt obtained by the measurement in the memory as external shape information D1.
  • the control device 8 emits light of a predetermined color from the light emitting device 7 to illuminate the tomato Xt as necessary. It's okay. As a result, a bright image (a clear image with less blurring) can be obtained with a short exposure time, so that the three-dimensional shape of the tomato Xt can be measured with higher accuracy.
  • step S303 the control device 8 emits infrared light I from the infrared light source 7I of the light emitting device 7, and illuminates the tomato Xt within the aim T with the infrared light I.
  • step S304 the control device 8 selects the tomato Xt within the sight T that has been irradiated with the infrared light I by one or both of the first camera 61 and the second camera (the first camera 61 in this embodiment). The sugar content of tomato Xt is detected based on the image taken.
  • sugar which is a sweet component of tomato Xt
  • the control device 8 detects the absorbance of the infrared light I of the tomato Xt based on the obtained image, and detects the sugar content of the tomato Xt from the detected absorbance. Then, in step S305, the control device 8 stores the sugar content of the tomato Xt obtained by the measurement in the memory as sugar content information D2.
  • step S306 the control device 8 controls the drive of the image forming device 5 and sends a message to the half mirror lens 3 saying, ⁇ Please point the butt of the tomato (the side opposite to the stem) toward the camera.
  • a guide G3 such as ".” is displayed to prompt the user to face the butt side of the tomato Xt toward the first camera 61.
  • step S307 the control device 8 images the tomato Xt with its butt side facing within the sight T using one or both of the first camera 61 and the second camera (first camera 61 in this embodiment), The degree of ripeness of tomato Xt is detected based on the obtained image.
  • the control device 8 detects the size, sharpness, etc. of the star mark based on the obtained image, and detects the degree of ripeness of the tomato Xt from the detected size, sharpness, etc. Then, in step S308, the control device 8 stores the degree of ripeness of the tomato Xt obtained through the detection in the memory as degree of ripeness information D3.
  • the control device 8 may emit light of a predetermined color from the light emitting device 7 to illuminate the tomato Xt, if necessary.
  • a bright image (a clear image with less blurring) can be obtained with a short exposure time, so that the degree of ripeness of the tomato Xt can be detected with higher accuracy.
  • the effect becomes more pronounced by irradiating light of a color that increases the visibility of the star mark.
  • step S309 the control device 8 displays a guide G4 such as "Please face the side of the tomato toward the camera” on the half mirror lens 3 on the image forming device 5, as shown in FIG. The person is prompted to face the side of the tomato Xt toward the first camera 61.
  • step S310 the control device 8 images the tomato Xt with its side facing within the sight T using one or both of the first camera 61 and the second camera (the first camera 61 in this embodiment), and The color, luster, firmness, etc. of the tomato Xt are detected based on the captured image.
  • step S311 the control device 8 stores the color, gloss, firmness, etc. of the tomato Xt obtained by the detection in the memory as surface information D4.
  • the control device 8 may emit light of a predetermined color from the light emitting device 7 to illuminate the tomato Xt, if necessary.
  • a bright image (a clear image with less blur) can be obtained with a short exposure time, so that the color, gloss, firmness, etc. of the tomato Xt can be detected with higher accuracy.
  • the color of the emitted light can also be changed for each color, gloss, and tension.
  • step S312 the control device 8 comprehensively determines whether or not the tomato Xt within the sight T should be harvested based on the external shape information D1, sugar content information D2, ripeness information D3, and surface information D4. If it is determined that the tomato Xt within the sight T is in a state suitable for harvesting, that is, it is around the time of harvest, the control device 8 further determines the rank of the tomato Xt within the sight T in step S313. For example, the ranks are set to three levels, A, B, and C, in descending order of sugar content, and are determined based on sugar content information D2. Then, in step S314, the control device 8 stores the rank of the tomato Xt in the memory as rank information D5.
  • the method for determining the rank is not particularly limited, and for example, the rank may be determined based on the external shape information D1 of the tomato Xt, the ripeness information D3, or the surface information D4. It may be determined by Alternatively, comprehensive determination may be made based on two or more of the external shape information D1, sugar content information D2, ripeness information D3, and surface information D4. For example, if you want to harvest a LL-sized tomato Xt, you may make a decision based only on the external shape information D1 of the tomato Xt, or if you want to harvest a redder tomato Xt, you may make a decision based only on the surface information D4. You may.
  • the control device 8 further adds the external shape information D1, sugar content information D2, ripeness information D3, and surface information as step S315. Based on D4, it is determined whether this tomato Xt is about to be harvested or whether it has already been harvested. Then, in step S316, the control device 8 stores the result in the memory as harvest unsuitability information D6.
  • diagnosis step S3 whether or not to harvest the tomato It is also possible to diagnose whether or not tomato Xt should be harvested based on one, two, or three pieces of information selected from the pieces of information D1, D2, D3, and D4. Further, information different from these four pieces of information D1, D2, D3, and D4 may be added to diagnose whether or not to harvest tomatoes Xt.
  • step S4 If it is determined in step S312 that the tomato Xt within the sight T is about to be harvested, the control device 8, as shown in FIG. The rank is "A”. ” etc., and informs the user that the tomato Xt within the sight T is ready for harvesting and the rank of the tomato Xt. After confirming this display, the user harvests the tomatoes within the sight T and further sorts them into rank A.
  • step S312 determines whether the tomato Xt within the sight T is not ready for harvesting.
  • the control device 8 as shown in FIG. A guidance G6 such as "The tomato Xt within the sight T is not ready for harvesting" is displayed to inform the user that the tomato Xt within the sight T is not ready for harvesting. After confirming this display, the user should refrain from harvesting the tomatoes within the sight T if the harvest time has not yet come, and if it is past the harvest time, harvest the tomatoes Xt within the sight T. Sort as.
  • steps S2 to S4 are repeated for another tomato Xt to successively determine whether or not to harvest it.
  • the method for diagnosing tomato Xt using the control device 8 has been described above.
  • a harvest support device 1 since the control device 8 diagnoses the pros and cons of harvesting, the user's personality, preferences, habits, physical condition, shipping quota, economic reasons, etc. , it is possible to eliminate intentional diagnosis, and it is possible to stably harvest the harvest target X at the time of harvest.
  • the harvest support device 1 it is not necessary to have knowledge or experience to judge whether or not to harvest, so even a person who does not have sufficient agricultural knowledge or experience can stably harvest the harvested object X at the time of harvest. can be harvested.
  • the use of the harvest support device 1 is not particularly limited.
  • the stems and leaves of the tomato Xt are imaged, and based on the imaging results, the presence or absence of a disease occurring in the tomato Xt is diagnosed.
  • treatment information such as effective methods for curing the disease, names of pesticides effective against the disease, and usage methods are displayed on the half mirror lens 3. According to such uses, effective treatment can be performed even without knowledge regarding agricultural chemicals.
  • the stems and leaves of tomato Xt are imaged, and the presence or absence of pests attached to the plant is diagnosed based on the imaged results. If pests are attached, extermination information such as effective methods for exterminating the pests, names of pesticides effective against the pests, and usage methods are displayed on the half mirror lens 3. According to such a use, even if one does not have knowledge about pest control, effective pest control can be performed.
  • the growth process of tomato Xt can also be diagnosed.
  • the stems and leaves of tomato Xt are imaged, and the length of the internodes and the shape of the leaves are diagnosed based on the imaged results. If the length of the internodes is not appropriate, cultivation information such as a method for making the internodes have an appropriate length is displayed on the half mirror lens 3. Similarly, if the leaves are not in an appropriate shape, cultivation information such as a method for making the leaves into an appropriate shape is displayed on the half mirror lens 3.
  • the harvest support device of the present invention has been described above based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part may be replaced with an arbitrary configuration having a similar function. can do. Moreover, other arbitrary components may be added to the present invention.
  • the head-mounted display type harvest support device 1 has been described, but the present invention is not limited to this, and may be a tablet-type harvest support device 1, for example.
  • the harvest support device 1 includes the imaging device 6 that images the object to be harvested, the control device 8 that diagnoses whether or not to harvest the object based on the image obtained by the imaging device 6, and the diagnosis result. and an image forming device 5 that displays an image that notifies an external world image in a superimposed state. Therefore, according to the harvest support device 1, it is possible to diagnose whether or not to harvest various crops such as vegetables, fruits, grains, and marine products on behalf of the user, and to notify the user of the diagnosis results using images. can. Then, the user may harvest the harvested object based on the diagnosis result notified from the harvest support device 1.
  • harvesting objects it is possible to eliminate intuitive, arbitrary, and intentional diagnoses caused by the user's personality, preferences, habits, physical condition, shipping quotas, economic reasons, etc.
  • Harvesting objects can be harvested stably.
  • the harvest support device 1 it is not necessary to have knowledge or experience to judge whether or not to harvest, so even those who do not have sufficient agricultural knowledge or experience can stably harvest the crops at the time of harvest. can do.

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Abstract

使用者の感覚的、恣意的な診断を排除し、画一的な診断を行うことができる。　収穫支援装置１は、装着者が外界の収穫対象物Ｘを視認可能な表示部としてのハーフミラーレンズ３と、収穫対象物Ｘを撮像する撮像装置６と、撮像装置６により得られる画像に基づいて収穫対象物Ｘの収穫の是非を診断する制御装置８と、診断の結果を報知する画像をハーフミラーレンズ３に表示する画像形成装置５と、を有する。また、画像が表示され、装着者が外界の収穫対象物Ｘを視認可能なハーフミラーレンズ３を有する。

Description

収穫支援装置
　本発明は、収穫支援装置に関する。
　例えば、特許文献１には、投影装置と、色温度センサーと、色見本表示制御部と、を備えるウェアラブルグラスが記載されている。このようなウェアラブルグラスでは、投影装置によって装着者の視界の一部に外界の色温度に応じて選択された色見本の画像が表示され、装着者は、視界の残りの部分において外界の診断対象物である水稲を視認する。このような構成によれば、装着者は、色見本と水稲とを直接比較することができるため、葉色診断を容易かつ精度よく行うことができる。
特開２０１８－１６３２０４号公報
　しかしながら、特許文献１のウェアラブルグラスでは、ハーフミラーレンズに表示された色見本とハーフミラーレンズを透過して視認可能な水稲とを比較して装着者自らが葉色診断を行うため、診断が装着者の感覚にゆだねられることとなる。そのため、複数の装着者で判断結果が異なってしまったり、同じ装着者であっても、その日の体調、気分等により判断結果が異なってしまったりするおそれがある。つまり、特許文献１のウェアラブルグラスでは、画一的で安定した診断を行うことができないという問題がある。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、使用者の感覚的、恣意的な診断を排除し、画一的な診断を行うことができる収穫支援装置を提供することを目的とする。
　このような目的は、下記の本発明により達成される。
　（１）　前記収穫対象物を撮像する撮像装置と、
　前記撮像装置により得られる画像に基づいて前記収穫対象物の収穫の是非を診断する制御装置と、
　前記診断の結果を報知する画像を外界像と重畳させた状態で表示する画像形成装置と、を有することを特徴とする収穫支援装置。
　（２）　前記画像が表示され、装着者が外界の収穫対象物を視認可能な表示部を有する上記（１）に記載の収穫支援装置。
　（３）　前記制御装置は、前記収穫対象物の外形に基づいて前記収穫の是非を診断する上記（１）または（２）に記載の収穫支援装置。
　（４）　前記制御装置は、前記収穫対象物の糖度に基づいて前記収穫の是非を診断する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の収穫支援装置。
　（５）　前記制御装置は、赤外光の吸光度に基づいて前記収穫対象物の糖度を検出する上記（４）に記載の収穫支援装置。
　（６）　前記制御装置は、前記収穫対象物の完熟度に基づいて前記収穫の是非を診断する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の収穫支援装置。
　（７）　前記制御装置は、前記収穫対象物が有する特徴点に基づいて前記完熟度を検出する上記（６）に記載の収穫支援装置。
　（８）　前記制御装置は、前記収穫対象物が収穫頃であると診断した場合、前記収穫対象物のランクをさらに診断する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の収穫支援装置。
　（９）　前記撮像装置が前記収穫対象物を撮像する際、前記画像形成装置は、前記表示部に前記収穫対象物を合わせる照準を表示する上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の収穫支援装置。
　本発明の収穫支援装置によれば、使用者に代わって野菜、果物、穀物、水産物等の各種収穫対象物の収穫是非を診断し、その診断結果を画像を用いて使用者に報知することができる。そして、使用者は、収穫支援装置から報知された診断結果に基づいて、収穫対象物の収穫を行えばよい。
　そのため、本発明の収穫支援装置を用いることにより、収穫対象物の収穫に際して、使用者の性格、好み、癖、体調、出荷ノルマ、経済的理由等に起因する感覚的、恣意的、意図的な診断を排除することができ、収穫頃の収穫対象物を安定して収穫することができる。また、収穫支援装置を用いることにより、収穫是非を判断する知識、経験等が不問となるため、農業の知識、経験等を十分に持たない者でも収穫頃の収穫対象物を安定して収穫することができる。
図１は、好適な実施形態に係る収穫支援装置の背面図である。 図２は、図１の収穫支援装置の正面図である。 図３は、診断工程を示すフローチャートである。 図４は、診断工程を示すフローチャートである。 図５は、診断方法を説明するための図であり、外界像と画像とが重畳した様子を示す図である。 図６は、診断方法を説明するための図であり、外界像と画像とが重畳した様子を示す図である。 図７は、診断方法を説明するための図であり、外界像と画像とが重畳した様子を示す図である。 図８は、診断方法を説明するための図であり、外界像と画像とが重畳した様子を示す図である。 図９は、診断方法を説明するための図であり、外界像と画像とが重畳した様子を示す図である。 図１０は、診断方法を説明するための図であり、外界像と画像とが重畳した様子を示す図である。
　以下、本発明の収穫支援装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
　図１に示す収穫支援装置１は、ヘッドマウントディスプレイ（頭部装着型画像表示装置）である。収穫支援装置１は、ウェアラブルグラスとも言われる。このような収穫支援装置１は、眼鏡のような外観をなし、使用者の頭部に装着して使用され、装置内で生成した画像を外界像と重畳させた状態で使用者に視認させることができる。
　このような収穫支援装置１は、スマート農業、すなわち情報通信技術（ＩＣＴ）を活用して高品質生産を実現する農業に用いられる装置である。収穫支援装置１は、使用者に代わって野菜、果物、穀物、水産物等の収穫対象物Ｘの収穫是非を診断し、その診断結果を画像により使用者に報知する。そして、使用者は、収穫支援装置１の診断結果に基づいて、収穫対象物Ｘの収穫を行う。つまり、収穫支援装置１が収穫頃と判断した収穫対象物Ｘだけを収穫する。
　このような収穫支援装置１を用いることにより、収穫対象物Ｘの収穫に際して、使用者の性格、好み、癖、体調、出荷ノルマ、経済的理由等に起因する感覚的、恣意的、意図的な診断を排除することができ、収穫頃の収穫対象物Ｘを安定して無駄なく収穫することができる。また、収穫支援装置１を用いることにより、収穫是非を判断する知識、経験等が不問となるため、農業の知識、経験等を十分に持たない者や、知的障害者でも、収穫対象物Ｘを適切に収穫することができる。
　近年、第一次産業（農業、水産業等）における労働力不足が問題となっており、それを補うために外国人労働者の受け入れが活発に行われている。その際には、スムーズで適切な作業を行ってもらうために、外国人労働者に対して知識、ノウハウ等の教授を行う必要がある。しかしながら、教授された外国人労働者が、帰国後、その知識、ノウハウを生かして自国で生産を開始したり、その外国人労働者が情報を漏洩したりし、長年をかけて積み重ねてきた優れた知識、ノウハウが諸外国に安易に流出するおそれがある。
　そのため、ブランドが著しく毀損され、日本産の野菜、果物、穀物、水産物等のブランドが低下するおそれがある。その点、収穫支援装置１を用いれば、収穫支援装置１からの指示に従うだけで収穫対象物の生産および収穫を行うことができるため、外国人労働者に知識、ノウハウを教授する必要が無くなる。そのため、外国への技術流出が防止され、ブランドの低下を防ぐことができる。
　また、近年、障害者の雇用促進が図られているが、収穫支援装置１を用いれば、収穫方法を覚えることが苦手な障害者でも、収穫支援装置１からの指示に従うだけで収穫対象物Ｘを適切に収穫することができる。そのため、障害者の雇用促進を図ることができる。
　図１および図２に示すように、収穫支援装置１は、主に、眼鏡のような形状のフレーム２と、フレーム２に配置されたハーフミラーレンズ３（表示部）、レンズ４、画像形成装置５、撮像装置６、光出射装置７および制御装置８と、を有する。
　フレーム２は、使用者の眼に正対する基部２１と、基部２１に設けられた鼻当て２２と、基部２１の両端に接続され、使用者の耳に装着される一対のつる部２３、２４と、を有する。また、基部２１には、一方の眼に対面するハーフミラーレンズ３と、他方の眼に対面するレンズ４と、が固定されている。使用者は、これらハーフミラーレンズ３およびレンズ４を透過して外界像を視認することができる。なお、フレーム２の構成としては、ハーフミラーレンズ３を眼に対面させることができれば、特に限定されない。
　画像形成装置５は、必要な情報を画像としてハーフミラーレンズ３に投影する。画像形成装置５は、例えば、プロジェクターである。収穫支援装置１では、画像形成装置５からハーフミラーレンズ３に画像を投影することにより、投影した画像を外界像と重畳させた状態で使用者に視認させる。なお、プロジェクターとしては、例えば、光走査型プロジェクター、液晶型プロジェクター等を用いることができる。また、画像形成装置５の配置は、特に限定されないが、本実施形態では、使用者の視界を妨げないよう、つる部２３の根元部分に配置されている。また、画像形成装置５としては、本実施形態のような虚像投影方式に限定されず、例えば、ユーザの網膜に直接結像する網膜投影方式であってもよい。
　撮像装置６は、ステレオカメラ（３Ｄカメラ）であり、フレーム２の基部２１に設けられた第１カメラ６１および第２カメラ６２を有する。撮像装置６は、ハーフミラーレンズ３およびレンズ４を介した使用者の視野内にある収穫対象物Ｘを撮像する。なお、撮像装置６の構成は、特に限定されず、例えば、第１カメラ６１だけで構成された２Ｄカメラであってもよい。
　光出射装置７は、ハーフミラーレンズ３およびレンズ４を介した使用者の視野内に位置する収穫対象物Ｘに向けて光を出射し、収穫対象物Ｘを照らす。光出射装置７から出射された光は、撮像装置６の照明として機能する。これにより、光量が少ない環境でも、より鮮明な画像を取得することができる。
　また、本実施形態の光出射装置７は、複数の光源を有し、出射する光の色を変更することができる。特に、本実施形態では、赤色光Ｒを出射する赤光源７Ｒと、緑色光Ｇを出射する緑光源７Ｇと、青色光Ｂを出射する青光源７Ｂと、赤外光Ｉ（近赤外光を含む）を出射する赤外光源７Ｉと、紫外光Ｕを出射する紫外光源７Ｕと、を有する。そして、１つの光源から単独で光を出射することもできるし、複数の光源から同時に光を出射し、新たな色の光を生成することもできる。各光源７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ、７Ｉ、７Ｕとしては、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）を用いることができる。
　このような光出射装置７によれば、収穫対象物Ｘの種類や診断方法に応じて、それに適した色の光を出射することができる。そのため、収穫是非の診断をより精度よく行うことができる。ただし、光出射装置７の構成としては、特に限定されず、例えば、単一の光（例えば、白色光）だけを出射できる構成であってもよい。
　制御装置８は、収穫支援装置１の各部の駆動、特に画像形成装置５、撮像装置６および光出射装置７の駆動を制御する。制御装置８は、例えば、コンピューターで構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。また、メモリーにはプロセッサーにより実行可能なプログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶されたプログラムを読み込んで実行する。
　このような制御装置８は、撮像装置６で取得した画像データに基づいて、収穫対象物Ｘの収穫是非を診断し、その診断結果を使用者に画像で報知する。以下、この診断方法について、図３および図４に示すフローチャートに基づいて具体的に説明する。制御装置８による収穫対象物Ｘの診断方法は、収穫対象物Ｘの種類を決定する決定ステップＳ１と、撮像装置６で取得した画像に存在する収穫対象物Ｘを検出する検出ステップＳ２と、検出した収穫対象物Ｘを診断し、収穫是非を判断する診断ステップＳ３と、診断の結果を使用者に報知する結果報知ステップＳ４と、を有する。
　［決定ステップＳ１］
　制御装置８は、ステップＳ１１として、使用者からの入力により、収穫対象物Ｘの種類を受け付ける。以下では、説明の便宜上、収穫対象物ＸとしてトマトＸｔを受け付けた場合について代表して説明する。制御装置８には、予め、種々の収穫対象物Ｘ用の診断プログラム、例えば、トマト用の診断プログラム、イチゴ用の診断プログラム、ブドウ用の診断プログラム等が記憶されている。次に、制御装置８は、ステップＳ１２として、メモリーからトマト用の診断プログラムを読み込み、以降、トマト用の診断プログラムに従ってトマトＸｔの診断を行う。
　なお、本実施形態では、使用者からの入力により、収穫対象物Ｘの種類を決定しているが、収穫対象物Ｘの種類を決定する方法としては、特に限定されない。例えば、撮像装置６で撮像した画像に基づいて収穫対象物Ｘを決定してもよい。また、例えば、収穫支援装置１がトマト専用の場合等、収穫対象物Ｘを選択する必要がない場合には、本ステップＳ１を省略してもよい。
　［検出ステップＳ２］
　次に、制御装置８は、ステップＳ２１として、図５に示すように、画像形成装置５の駆動を制御してハーフミラーレンズ３に照準Ｔを表示すると共に「トマトを照準に合わせてください。」等の案内Ｇ１を表示し、照準ＴにトマトＸｔを合わせるよう使用者を促す。次に、ハーフミラーレンズ３への表示を維持したまま、制御装置８は、ステップＳ２２、Ｓ２３として、第１カメラ６１で照準Ｔ内を撮像し、得られた画像に基づいて照準Ｔ内にトマトＸｔが位置しているか否かを判断する。制御装置８は、照準Ｔ内にトマトＸｔが位置するまでステップＳ２２、Ｓ２３を繰り返す。
　この際、制御装置８は、必要に応じて光出射装置７から所定の色の光を出射してもよい。これにより、短い露光時間で明るい画像（つまり、ぶれが少なく鮮明な画像）が得られるため、照準Ｔ内にトマトＸｔが位置しているか否かの判断をより正確に行うことができる。そして、照準Ｔ内にトマトＸｔが位置している場合、制御装置８は、図６に示すように、ステップＳ２４として、「診断を開始します。そのまま動かないでください。」等の案内Ｇ２を表示し、使用者にトマトＸｔの診断を開始することを報知して診断ステップＳ３に進む。これにより、照準ＴからのトマトＸｔの離脱が抑制され、診断ステップＳ３をより確実に行うことができる。
　［診断ステップＳ３］
　次に、制御装置８は、ステップＳ３０１として、第１カメラ６１および第２カメラ６２で照準Ｔ内のトマトＸｔを撮像し、得られた２枚の画像の視差情報に基づくステレオマッチングによってトマトＸｔの三次元形状を計測する。次に、制御装置８は、ステップＳ３０２として、当該計測により得られたトマトＸｔの形状および寸法を外形情報Ｄ１としてメモリーに記憶する。
　なお、第１カメラ６１および第２カメラ６２で照準Ｔ内のトマトＸｔを撮像する際、制御装置８は、必要に応じて光出射装置７から所定の色の光を出射してトマトＸｔを照らしてもよい。これにより、短い露光時間で明るい画像（ぶれが少なく鮮明な画像）が得られるため、トマトＸｔの三次元形状計測をより精度よく行うことができる。
　次に、制御装置８は、ステップＳ３０３として、光出射装置７の赤外光源７Ｉから赤外光Ｉを出射し、赤外光Ｉで照準Ｔ内のトマトＸｔを照らす。次に、制御装置８は、ステップＳ３０４として、第１カメラ６１および第２カメラの一方または両方（本実施形態では第１カメラ６１）で赤外光Ｉが照射された照準Ｔ内のトマトＸｔを撮像し、得られた画像に基づいてトマトＸｔの糖度を検出する。ここで、トマトＸｔの甘味成分である糖（ブドウ糖、果糖等）は、赤外光Ｉを吸収する性質を有するため、トマトＸｔの赤外光Ｉの吸光度は、トマトＸｔ中の糖の濃度に比例する。したがって、制御装置８は、得られた画像に基づいてトマトＸｔの赤外光Ｉの吸光度を検出し、検出した吸光度からトマトＸｔの糖度を検出する。そして、制御装置８は、ステップＳ３０５として、当該計測により得られたトマトＸｔの糖度を糖度情報Ｄ２としてメモリーに記憶する。
　次に、制御装置８は、ステップＳ３０６として、図７に示すように、画像形成装置５の駆動を制御してハーフミラーレンズ３に「トマトの尻（ヘタと反対側）をカメラに向けてください。」等の案内Ｇ３を表示し、使用者にトマトＸｔの尻側を第１カメラ６１に向けるよう促す。次に、制御装置８は、ステップＳ３０７として、第１カメラ６１および第２カメラの一方または両方（本実施形態では第１カメラ６１）で照準Ｔ内において尻側を向けたトマトＸｔを撮像し、得られた画像に基づいてトマトＸｔの完熟度を検出する。
　ここで、トマトＸｔの尻には、放射状に延びる白い線（維管束）が現れ、これは俗に「スターマーク」と呼ばれている。そして、甘く完熟しているトマト程、このスターマークが大きく、はっきり表れる傾向にある。つまり、スターマークがトマトＸｔの状態を判断するための特徴点である。したがって、制御装置８は、得られた画像に基づいてスターマークの大きさ、鮮明さ等を検出し、検出した大きさ、鮮明さ等からトマトＸｔの完熟度を検出する。そして、制御装置８は、ステップＳ３０８として、当該検出により得られたトマトＸｔの完熟度を完熟度情報Ｄ３としてメモリーに記憶する。
　なお、第１カメラ６１で照準Ｔ内のトマトＸｔを撮像する際、制御装置８は、必要に応じて光出射装置７から所定の色の光を出射してトマトＸｔを照らしてもよい。これにより、短い露光時間で明るい画像（ぶれが少なく鮮明な画像）が得られるため、トマトＸｔの完熟度をより精度よく検出することができる。特に、スターマークの視認性が高まる色の光を照射することにより、その効果がより顕著となる。
　次に、制御装置８は、ステップＳ３０９として、図８に示すように、画像形成装置５でハーフミラーレンズ３に「トマトの側面をカメラに向けてください。」等の案内Ｇ４を表示し、使用者にトマトＸｔの側面を第１カメラ６１に向けるよう促す。次に、制御装置８は、ステップＳ３１０として、第１カメラ６１および第２カメラの一方または両方（本実施形態では第１カメラ６１）で照準Ｔ内において側面を向けたトマトＸｔを撮像し、得られた画像に基づいてトマトＸｔの色、艶、張り等を検出する。そして、制御装置８は、ステップＳ３１１として、当該検出により得られたトマトＸｔの色、艶、張り等を表面情報Ｄ４としてメモリーに記憶する。
　なお、第１カメラ６１で照準Ｔ内のトマトＸｔを撮像する際、制御装置８は、必要に応じて光出射装置７から所定の色の光を出射してトマトＸｔを照らしてもよい。これにより、短い露光時間で明るい画像（ぶれが少なく鮮明な画像）が得られるため、トマトＸｔの色、艶、張り等をより精度よく検出することができる。なお、色、艶、張り毎に照射する光の色を変更することもできる。
　次に、制御装置８は、ステップＳ３１２として、外形情報Ｄ１、糖度情報Ｄ２、完熟度情報Ｄ３および表面情報Ｄ４に基づいて、照準Ｔ内のトマトＸｔの収穫の是非を総合的に判断する。そして、照準Ｔ内のトマトＸｔが収穫に適した状態、つまり収穫頃であると判断した場合、制御装置８は、ステップＳ３１３として、さらに、照準Ｔ内のトマトＸｔのランクを判断する。ランクは、例えば、糖度が高い順にＡ、Ｂ、Ｃの三段階に設定されており、糖度情報Ｄ２に基づいて判断される。そして、制御装置８は、ステップＳ３１４として、トマトＸｔのランクをランク情報Ｄ５としてメモリーに記憶する。
　なお、ランクの判別方法は、特に限定されず、例えば、トマトＸｔの外形情報Ｄ１に基づいて判定してもよいし、完熟度情報Ｄ３に基づいて判定してもよいし、表面情報Ｄ４に基づいて判定してもよい。また、外形情報Ｄ１、糖度情報Ｄ２、完熟度情報Ｄ３および表面情報Ｄ４の２つ以上に基づいて総合的に判定してもよい。例えば、ＬＬサイズのトマトＸｔを収穫したければ、トマトＸｔの外形情報Ｄ１だけに基づいて判定してもよいし、より赤みの強いトマトＸｔを収穫したければ、表面情報Ｄ４だけに基づいて判定してもよい。
　一方、照準Ｔ内のトマトＸｔが収穫に適さない状態、つまり収穫頃でないと判断した場合、制御装置８は、ステップＳ３１５として、さらに、外形情報Ｄ１、糖度情報Ｄ２、完熟度情報Ｄ３および表面情報Ｄ４に基づいて、このトマトＸｔがこれから収穫頃を迎えるのか、それとも既に収穫頃が過ぎているのかを判断する。そして、制御装置８は、ステップＳ３１６として、その結果を収穫不適情報Ｄ６としてメモリーに記憶する。
　以上のように、診断ステップＳ３では、外形情報Ｄ１、糖度情報Ｄ２、完熟度情報Ｄ３および表面情報Ｄ４に基づいてトマトＸｔの収穫是非を診断しているが、これに限定されず、これら４つの情報Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４から選択される１つ、２つまたは３つの情報に基づいてトマトＸｔの収穫是非を診断してもよい。また、これら４つの情報Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とは異なる情報をさらに加えてトマトＸｔの収穫是非を診断してもよい。
　［結果報知ステップＳ４］
　ステップＳ３１２において照準Ｔ内のトマトＸｔが収穫頃であると判断した場合、制御装置８は、ステップＳ４１として、図９に示すように、画像形成装置５でハーフミラーレンズ３に「収穫頃です。ランクは「Ａ」です。」等の案内Ｇ５を表示し、照準Ｔ内のトマトＸｔが収穫頃である旨と共にそのトマトＸｔのランクを使用者に報知する。この表示を確認した使用者は、照準Ｔ内のトマトを収穫し、さらに、ランクＡに選別する。
　一方、ステップＳ３１２において照準Ｔ内のトマトＸｔが収穫頃でないと判断した場合、制御装置８は、ステップＳ４２として、図１０に示すように、画像形成装置５でハーフミラーレンズ３に「収穫頃を迎えていません。」や「収穫頃を過ぎています。」等の案内Ｇ６を表示し、照準Ｔ内のトマトＸｔが収穫頃でない旨を使用者に報知する。この表示を確認した使用者は、収穫頃を迎えていなければ照準Ｔ内のトマトの収穫を控え、収穫頃を過ぎていれば照準Ｔ内のトマトＸｔを収穫し、収穫頃を過ぎているものとして選別する。
　このようにして１つのトマトＸｔの診断が終了した後は、別のトマトＸｔに対してステップＳ２～Ｓ４を繰り返すことにより、連続して収穫是非の判断が行われる。
　以上、制御装置８によるトマトＸｔの診断方法について説明した。このような収穫支援装置１によれば、制御装置８によって収穫の是非が診断されるため、使用者の性格、好み、癖、体調、出荷ノルマ、経済的理由等に起因する感覚的、恣意的、意図的な診断を排除することができ、収穫頃の収穫対象物Ｘを安定して収穫することができる。また、収穫支援装置１を用いることにより、収穫是非を判断する知識、経験等が不問となるため、農業の知識、経験等を十分に持たない者でも収穫頃の収穫対象物Ｘを安定して収穫することができる。
　なお、収穫支援装置１の用途は、特に限定されない。例えば、病気の有無について診断することもできる。この場合、トマトＸｔの茎や葉を撮像し、撮像結果に基づいてトマトＸｔに生じる病気の有無を診断する。病気の場合は、その病気を治すのに有効な方法や、その病気に効く農薬名、使用方法等の治療情報をハーフミラーレンズ３に表示する。このような用途によれば、農薬に関する知識を有していなくても、有効な治療を行うことができる。
　また、例えば、害虫の有無について診断することもできる。この場合、トマトＸｔの茎や葉を撮像し、撮像結果に基づいて株に付着した害虫の有無を診断する。害虫が付着している場合は、その害虫を駆除するための有効な方法や、その害虫に効く農薬名、使用方法等の駆除情報をハーフミラーレンズ３に表示する。このような用途によれば、害虫駆除に関する知識を有していなくても、有効な駆除を行うことができる。
　また、例えば、トマトＸｔの成長過程を診断することもできる。この場合、トマトＸｔの茎や葉を撮像し、撮像結果に基づいて、節間の長さや葉の形状を診断する。節間が適切な長さでない場合には、節間を適切な長さとするための方法等の栽培情報をハーフミラーレンズ３に表示する。同様に、葉が適切な形状でない場合、葉を適切な形状とするための方法等の栽培情報をハーフミラーレンズ３に表示する。
　以上、本発明の収穫支援装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
　また、前述した実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ型の収穫支援装置１について説明したが、これに限定されず、例えば、タブレット型の収穫支援装置１であってもよい。
　以上のように、収穫支援装置１は、収穫対象物を撮像する撮像装置６と、撮像装置６により得られる画像に基づいて収穫対象物の収穫の是非を診断する制御装置８と、診断の結果を報知する画像を外界像と重畳させた状態で表示する画像形成装置５と、を有する。そのため、収穫支援装置１によれば、使用者に代わって野菜、果物、穀物、水産物等の各種収穫対象物の収穫是非を診断し、その診断結果を画像を用いて使用者に報知することができる。そして、使用者は、収穫支援装置１から報知された診断結果に基づいて、収穫対象物の収穫を行えばよい。
　そのため、収穫対象物の収穫に際して、使用者の性格、好み、癖、体調、出荷ノルマ、経済的理由等に起因する感覚的、恣意的、意図的な診断を排除することができ、収穫頃の収穫対象物を安定して収穫することができる。また、収穫支援装置１を用いることにより、収穫是非を判断する知識、経験等が不問となるため、農業の知識、経験等を十分に持たない者でも収穫頃の収穫対象物を安定して収穫することができる。
　したがって、その産業上の利用可能性は大きい。
　１…収穫支援装置、２…フレーム、２１…基部、２２…鼻当て、２３，２４…つる部、３…ハーフミラーレンズ、４…レンズ、５…画像形成装置、６…撮像装置、６１…第１カメラ、６２…第２カメラ、７…光出射装置、７Ｂ…青光源、７Ｇ…緑光源、７Ｉ…赤外光源、７Ｒ…赤光源、７Ｕ…紫外光源、８…制御装置、Ｂ…青色光、Ｄ１…外形情報、Ｄ２…糖度情報、Ｄ３…完熟度情報、Ｄ４…表面情報、Ｄ５…ランク情報、Ｄ６…収穫不適情報、Ｇ…緑色光、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６…案内、Ｉ…赤外光、Ｒ…赤色光、Ｓ１…決定ステップ、Ｓ１１，Ｓ１２…ステップ、Ｓ２…検出ステップ、Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４…ステップ、Ｓ３…診断ステップ、Ｓ３０１，Ｓ３０２，Ｓ３０３，Ｓ３０４，Ｓ３０５，Ｓ３０６，Ｓ３０７，Ｓ３０８，Ｓ３０９，Ｓ３１０，Ｓ３１１，Ｓ３１２，Ｓ３１３，Ｓ３１４，Ｓ３１５，Ｓ３１６…ステップ、Ｓ４…結果報知ステップ、Ｓ４１，Ｓ４２…ステップ、Ｔ…照準、Ｕ…紫外光、Ｘ…収穫対象物、Ｘｔ…トマト

 

Claims (9)

  1. 　前記収穫対象物を撮像する撮像装置と、
    　前記撮像装置により得られる画像に基づいて前記収穫対象物の収穫の是非を診断する制御装置と、
    　前記診断の結果を報知する画像を外界像と重畳させた状態で表示する画像形成装置と、を有することを特徴とする収穫支援装置。
  2. 　前記画像が表示され、装着者が外界の収穫対象物を視認可能な表示部を有する請求項１に記載の収穫支援装置。
  3. 　前記制御装置は、前記収穫対象物の外形に基づいて前記収穫の是非を診断する請求項１または２に記載の収穫支援装置。
  4. 　前記制御装置は、前記収穫対象物の糖度に基づいて前記収穫の是非を診断する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の収穫支援装置。
  5. 　前記制御装置は、赤外光の吸光度に基づいて前記収穫対象物の糖度を検出する請求項４に記載の収穫支援装置。
  6. 　前記制御装置は、前記収穫対象物の完熟度に基づいて前記収穫の是非を診断する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の収穫支援装置。
  7. 　前記制御装置は、前記収穫対象物が有する特徴点に基づいて前記完熟度を検出する請求項６に記載の収穫支援装置。
  8. 　前記制御装置は、前記収穫対象物が収穫頃であると診断した場合、前記収穫対象物のランクをさらに診断する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の収穫支援装置。
  9. 　前記撮像装置が前記収穫対象物を撮像する際、前記画像形成装置は、前記表示部に前記収穫対象物を合わせる照準を表示する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の収穫支援装置。

     
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