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JP7616656B2 - Strawberry plant leaf area calculation system - Google Patents
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JP7616656B2 - Strawberry plant leaf area calculation system - Google Patents

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Description

本発明は、イチゴの株の葉面積算出システムに関する。 The present invention relates to a system for calculating the leaf area of strawberry plants.

果菜類の生育診断や収量予測を行う場合の重要な指標として、光合成量の推定に利用できる総葉面積がある。近年、株を撮影した画像から総葉面積を計測する方法が開発されつつある。 Total leaf area is an important index for diagnosing the growth of fruit vegetables and predicting yields, and can be used to estimate the amount of photosynthesis. In recent years, methods for measuring total leaf area from photographs of plants have been developed.

例えば、トマト、キュウリ、パプリカ等の場合、上方から茎を吊り下げる方式の栽培様式が普及しており、一枚一枚の葉を外部から観察できることから、画像を用いた総葉面積の計測は比較的容易である。 For example, in the case of tomatoes, cucumbers, peppers, etc., the cultivation method of hanging the stems from above is widespread, and each leaf can be observed from the outside, so measuring the total leaf area using images is relatively easy.

特開2019-037225号公報JP 2019-037225 A 特開2019-193581号公報JP 2019-193581 A 特開2020-156431号公報JP 2020-156431 A

しかしながら、イチゴの場合、株の内側に存在する葉を外部から観察するのが難しかったり、隣接する株同士の葉が重なって観察しにくかったりするため、株を外部から撮影した画像を用いても、各株の総葉面積を計測することが難しい。 However, in the case of strawberries, it is difficult to observe the leaves inside the plant from the outside, and the leaves of adjacent plants overlap, making them difficult to observe, so it is difficult to measure the total leaf area of each plant even using images taken from the outside.

そこで、本発明は、イチゴの株それぞれの総葉面積を精度よく算出することが可能なイチゴの株の葉面積算出システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a strawberry plant leaf area calculation system that can accurately calculate the total leaf area of each strawberry plant.

本発明のイチゴの株の葉面積算出システムは、イチゴの株に上方から風を吹き付ける吹き付け装置と、前記株に風が吹き付けられた状態で前記株の画像を上方から撮影する撮影装置と、前記画像から、前記イチゴの株の総葉面積を算出する算出装置と、を備え、前記算出装置は、過去に算出した前記株の葉それぞれの葉面積を記憶する記憶部を有し、新たに撮影された第1画像の中から、前記株のうち、最も幼い第1葉と次に幼い第2葉を少なくとも含む対象葉を特定し、前記対象葉の葉面積を前記画像から算出し、前記記憶部に記憶されている前記対象葉以外の葉の葉面積と、算出した前記対象葉の葉面積と、を合計して、前記株の総葉面積を算出する。 The strawberry plant leaf area calculation system of the present invention comprises a blowing device that blows wind onto the strawberry plant from above, an image capture device that captures an image of the plant from above while the wind is blowing onto the plant, and a calculation device that calculates the total leaf area of the strawberry plant from the image. The calculation device has a memory unit that stores the leaf area of each leaf of the plant that was previously calculated, identifies target leaves that include at least the youngest first leaf and the next youngest second leaf of the plant from a newly captured first image, calculates the leaf area of the target leaves from the image, and calculates the total leaf area of the plant by adding up the leaf areas of the leaves other than the target leaves stored in the memory unit and the calculated leaf area of the target leaves.

本発明のイチゴの株の葉面積算出システムは、イチゴの株それぞれの総葉面積を精度よく算出することができるという効果を奏する。 The strawberry plant leaf area calculation system of the present invention has the effect of being able to accurately calculate the total leaf area of each strawberry plant.

一実施形態に係る葉面積算出システムの構成を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a leaf area calculation system according to an embodiment. 情報処理装置のハードウェア構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of an information processing device. 情報処理装置の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of an information processing device. 図4(a)は、イチゴの株を上方から撮影した画像であり、図4(b)は、1つの株を上方から撮影した画像であり、図4(c)は、図4(b)の株に上方から風を吹き付け、撮影した画像であり、図4(d)は、風を吹き付けることによる効果を説明するための図である。Figure 4(a) is an image of strawberry plants photographed from above, Figure 4(b) is an image of a single plant photographed from above, Figure 4(c) is an image photographed after wind was blown from above on the plant in Figure 4(b), and Figure 4(d) is a diagram to explain the effect of blowing wind. 葉面積DBに格納されているデータを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing data stored in a leaf area DB. 総葉面積DBに格納されているデータを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing data stored in a total leaf area DB. 1回目の算出処理を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a first calculation process. 図8(a)~図8(c)は、株の中心を特定する方法について説明するための図である。8(a) to 8(c) are diagrams for explaining a method for identifying the center of a stock. 図9(a)は、図7のステップS16について説明するための図であり、図9(b)は、図7のステップS18を説明するための図ある。9A is a diagram for explaining step S16 in FIG. 7, and FIG. 9B is a diagram for explaining step S18 in FIG. 1回目の算出処理が行われた後の葉面積DBの一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a leaf area DB after a first calculation process has been performed. 2回目以降の算出処理を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing the second and subsequent calculation processes. 図11のステップS52の詳細処理を示すフローチャートである。12 is a flowchart showing detailed processing of step S52 in FIG. 11 . 第1葉(新葉)~第5葉の1週間ごとの葉面積の変化量を示すグラフである。1 is a graph showing the change in leaf area per week from the first leaf (new leaf) to the fifth leaf. 図14(a)、図14(b)は、図11のステップS60の処理を実行したときの、葉面積DBの変化を示す図である。14(a) and 14(b) are diagrams showing changes in the leaf area DB when the process of step S60 in FIG. 11 is executed. 図15(a)、図15(b)は、図11のステップS62の処理を実行したときの、葉面積DBの変化を示す図である。15(a) and 15(b) are diagrams showing changes in the leaf area DB when the process of step S62 in FIG. 11 is executed. 図11のステップS64の処理を実行したときの葉面積DBの変化を示す図である。12 is a diagram showing a change in a leaf area DB when the process of step S64 in FIG. 11 is executed. FIG.

以下、一実施形態に係る葉面積算出システムについて、詳細に説明する。 The leaf area calculation system according to one embodiment is described in detail below.

図1には、一実施形態に係る葉面積算出システム100の構成が概略的に示されている。本実施形態においては、葉面積算出システム100は、例えば、図1に示すような栽培ベッド12で高設栽培されているイチゴの株それぞれの葉面積(総葉面積)を算出し、記録するシステムである。なお、イチゴの株は、栽培ベッド12で栽培されていなくてもよく、例えば畝に地植えされていてもよい。 Figure 1 shows a schematic configuration of a leaf area calculation system 100 according to one embodiment. In this embodiment, the leaf area calculation system 100 is a system that calculates and records the leaf area (total leaf area) of each strawberry plant cultivated in an elevated cultivation bed 12 as shown in Figure 1. Note that the strawberry plants do not have to be cultivated in the cultivation bed 12, and may be planted in the ground in ridges, for example.

葉面積算出システム100は、モニタリング装置10と、算出装置としての情報処理装置90と、を備える。モニタリング装置10は、栽培ベッド12近傍を移動して、イチゴの株を上方から撮影した画像を取得する装置である。情報処理装置90は、モニタリング装置10と通信可能に接続されており、モニタリング装置10から取得した画像や位置情報に基づいて、栽培ベッド12に植えられているイチゴの株それぞれの葉面積(総葉面積)を算出する。情報処理装置90とモニタリング装置10との間は、有線LAN(Local Area Network)等により有線接続されていてもよいし、WiFi等により無線接続されていてもよい。また、情報処理装置90は、モニタリング装置10に搭載されていてもよい。なお、本実施形態では、栽培ベッド12の延伸方向をX軸方向とし、水平面内でX軸方向と垂直に交差する方向をY軸方向とし、鉛直方向をZ軸方向として説明する。 The leaf area calculation system 100 includes a monitoring device 10 and an information processing device 90 as a calculation device. The monitoring device 10 is a device that moves near the cultivation bed 12 and acquires images of strawberry plants taken from above. The information processing device 90 is communicably connected to the monitoring device 10, and calculates the leaf area (total leaf area) of each strawberry plant planted in the cultivation bed 12 based on images and position information acquired from the monitoring device 10. The information processing device 90 and the monitoring device 10 may be connected by wired connection such as a wired LAN (Local Area Network) or wirelessly such as WiFi. The information processing device 90 may be mounted on the monitoring device 10. In this embodiment, the extension direction of the cultivation bed 12 is the X-axis direction, the direction perpendicular to the X-axis direction in the horizontal plane is the Y-axis direction, and the vertical direction is the Z-axis direction.

モニタリング装置10は、図1に示すように、栽培ベッド12の下方(地面上)においてX軸方向に沿って敷設されたレール14上に設置されている。モニタリング装置10は、レール14に沿ってX軸方向に移動可能となっている。 As shown in FIG. 1, the monitoring device 10 is installed on rails 14 laid along the X-axis direction below the cultivation bed 12 (on the ground). The monitoring device 10 is movable in the X-axis direction along the rails 14.

モニタリング装置10は、筐体20と、車輪22と、撮影装置としてのカメラ24と、吹き付け装置としてのブロワー26と、モータ28と、位置検出装置29と、制御装置30と、を備える。筐体20は略矩形枠状の形状を有する。筐体20の天井板20aは、栽培ベッド12やイチゴの株の上方まで張り出しており、天井板20aの下面(-Z面)とイチゴの株は上下対向した状態となっている。 The monitoring device 10 comprises a housing 20, wheels 22, a camera 24 as an imaging device, a blower 26 as a spraying device, a motor 28, a position detection device 29, and a control device 30. The housing 20 has a generally rectangular frame shape. The ceiling plate 20a of the housing 20 extends above the cultivation beds 12 and the strawberry stalks, and the underside (-Z surface) of the ceiling plate 20a faces the strawberry stalks vertically.

車輪22は、モータ28により、レール14上で回転駆動される。モータ28は、制御装置30により回転制御される。 The wheels 22 are driven to rotate on the rails 14 by a motor 28. The rotation of the motor 28 is controlled by a control device 30.

カメラ24及びブロワー26は、筐体20の天井板20aの下面に設けられている。カメラ24は、イチゴの株を上方から撮影する。ブロワー26は、イチゴの株に対して上方から下方に向けて風を吹き付ける機能を有する。制御装置30は、ブロワー26によって株に風を吹きつけ、その状態で、カメラ24を用いて株を上方から撮影する。なお、カメラ24によって撮影された画像は、制御装置30に送信される。 The camera 24 and blower 26 are mounted on the underside of the ceiling panel 20a of the housing 20. The camera 24 photographs the strawberry stalks from above. The blower 26 has the function of blowing air from above to below the strawberry stalks. The control device 30 blows air onto the stalks using the blower 26, and in this state, uses the camera 24 to photograph the stalks from above. The image taken by the camera 24 is sent to the control device 30.

位置検出装置29は、例えば、栽培ベッド12近傍に設置された複数のRFID(radio frequency identifier)タグと通信可能なRFIDリーダを有する位置検出装置や、栽培ベッド12近傍に設置されたマーカを撮影可能なカメラを有する位置検出装置、車輪22やモータ28の回転量から位置検出を行う位置検出装置などである。位置検出装置29は、カメラ24のXY位置を検出する。カメラ24のXY位置からは、撮影される画像(撮影範囲)内の各点のXY位置を特定することができる。また、位置検出装置29の検出結果は、制御装置30に送信され、制御装置30は、位置検出装置29の検出結果に基づいてモータ28を制御し、モニタリング装置10の位置(カメラ24の撮影箇所)を調整する。また、制御装置30は、カメラ24によって撮影された画像と、当該画像の位置情報(XY位置)とを、情報処理装置90に送信する。 The position detection device 29 may be, for example, a position detection device having an RFID reader capable of communicating with multiple RFID (radio frequency identifier) tags installed near the cultivation bed 12, a position detection device having a camera capable of photographing a marker installed near the cultivation bed 12, or a position detection device that detects the position from the amount of rotation of the wheels 22 or the motor 28. The position detection device 29 detects the XY position of the camera 24. From the XY position of the camera 24, the XY position of each point in the captured image (capture range) can be specified. In addition, the detection result of the position detection device 29 is transmitted to the control device 30, and the control device 30 controls the motor 28 based on the detection result of the position detection device 29 to adjust the position of the monitoring device 10 (the capture location of the camera 24). In addition, the control device 30 transmits the image captured by the camera 24 and the position information (XY position) of the image to the information processing device 90.

情報処理装置90は、制御装置30から送信されてきた画像と位置情報とを用いて、株の位置を特定し、各株の総葉面積を算出する。図2には、情報処理装置90のハードウェア構成が示されている。図2に示すように、情報処理装置90は、CPU(Central Processing Unit)190、ROM(Read Only Memory)192、RAM(Random Access Memory)194、記憶部(HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等)196、ネットワークインタフェース197、及び可搬型記憶媒体用ドライブ199等を備えている。これら情報処理装置90の構成各部は、バス198に接続されている。情報処理装置90では、ROM192あるいは記憶部196に格納されているプログラム、或いは可搬型記憶媒体用ドライブ199が可搬型記憶媒体191から読み取ったプログラムをCPU190が実行することにより、図3に示す各部の機能が実現される。なお、図3の各部の機能は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現されてもよい。 The information processing device 90 uses the image and position information transmitted from the control device 30 to identify the position of the plant and calculate the total leaf area of each plant. FIG. 2 shows the hardware configuration of the information processing device 90. As shown in FIG. 2, the information processing device 90 includes a CPU (Central Processing Unit) 190, a ROM (Read Only Memory) 192, a RAM (Random Access Memory) 194, a storage unit (such as a HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive)) 196, a network interface 197, and a portable storage medium drive 199. These components of the information processing device 90 are connected to a bus 198. In the information processing device 90, the CPU 190 executes a program stored in the ROM 192 or the storage unit 196, or a program read by the portable storage medium drive 199 from the portable storage medium 191, thereby realizing the functions of the components shown in FIG. 3. The functions of each unit in FIG. 3 may be realized by an integrated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array).

図3は、情報処理装置90のCPU190がプログラムを実行することにより実現されている機能を示すブロック図である。図3に示すように、情報処理装置90は、画像取得部50、画像解析部52、データ管理部54、総葉面積算出部56として機能する。なお、図3には、記憶部196に格納されている葉面積DB60及び総葉面積DB62も図示されている。 Figure 3 is a block diagram showing functions realized by the CPU 190 of the information processing device 90 executing a program. As shown in Figure 3, the information processing device 90 functions as an image acquisition unit 50, an image analysis unit 52, a data management unit 54, and a total leaf area calculation unit 56. Note that Figure 3 also shows a leaf area DB 60 and a total leaf area DB 62 stored in the memory unit 196.

画像取得部50は、ブロワー26によって風が吹きつけられた状態の株を上方から撮影した画像を制御装置30から取得する。なお、画像取得部50は、画像とともに、画像の位置情報についても取得する。 The image acquisition unit 50 acquires from the control device 30 images of the plants photographed from above while wind is blowing on them by the blower 26. The image acquisition unit 50 also acquires location information of the images along with the images.

ここで、本実施形態において、ブロワー26からイチゴの株に風を吹き付けた状態で撮影を行う理由について説明する。図4(a)には、イチゴの株を上方から撮影した画像が示されている。図4(a)に示すように、イチゴの株は、内側に存在する葉を外部から観察するのが難しかったり、隣接する株同士の葉が重なって観察しにくかったりする。図4(b)には、1つの株を上方から撮影した画像が示され、図4(c)には、図4(b)の株に上方から風を吹き付け、撮影した画像が示されている。図4(b)と図4(c)とを比較するとわかるように、株に対して上方から風を吹き付けて撮影することで、内側に存在する葉が撮影しやすくなる。例えば、図4(d)に示すように、株の中心付近に存在している若い葉(最も幼い葉である第1葉(新葉)、次に幼い第2葉、次に幼い第3葉など)を撮影しやすくなっている。 Here, the reason why the strawberry plant is photographed while wind is blown from the blower 26 in this embodiment will be described. FIG. 4(a) shows an image of a strawberry plant photographed from above. As shown in FIG. 4(a), it is difficult to observe the leaves on the inside of a strawberry plant from the outside, or the leaves of adjacent plants overlap, making it difficult to observe. FIG. 4(b) shows an image of one plant photographed from above, and FIG. 4(c) shows an image photographed after blowing wind from above the plant in FIG. 4(b). As can be seen by comparing FIG. 4(b) and FIG. 4(c), blowing wind from above onto the plant and photographing it makes it easier to photograph the leaves on the inside. For example, as shown in FIG. 4(d), it is easier to photograph the young leaves (the youngest first leaf (new leaf), the next youngest second leaf, the next youngest third leaf, etc.) that are present near the center of the plant.

図3に戻り、画像解析部52は、画像取得部50が取得した画像を解析して、画像内に存在する株の中心位置を特定するとともに、例えば、第1葉(新葉)、第2葉、第3葉を計測対象葉として特定する。また、画像解析部52は、画像を解析して、特定した計測対象葉(第1葉~第3葉)の葉面積を算出する。 Returning to FIG. 3, the image analysis unit 52 analyzes the image acquired by the image acquisition unit 50 to identify the center position of the plant present in the image, and identifies, for example, the first leaf (new leaf), second leaf, and third leaf as leaves to be measured. The image analysis unit 52 also analyzes the image to calculate the leaf area of the identified leaves to be measured (first leaf to third leaf).

データ管理部54は、画像解析部52による解析結果(例えば計測対象葉の葉面積の算出結果)を取得し、葉面積DB60を更新する。ここで、葉面積DB60においては、図5に示すようなデータを株ごとに管理しているものとする。図5に示すように、葉面積DB60には、「株ID」、「株中心位置」、「第1葉と株中心を結ぶ直線の角度」、「各葉の葉面積」の情報が格納されている。株IDは、株の定植直後に各株に割り振られる識別情報である。その他の情報の詳細については、後述する。 The data management unit 54 obtains the analysis results (e.g., the calculation results of the leaf area of the measurement target leaf) by the image analysis unit 52, and updates the leaf area DB 60. Here, it is assumed that the leaf area DB 60 manages data such as that shown in FIG. 5 for each plant. As shown in FIG. 5, the leaf area DB 60 stores information such as "plant ID," "plant center position," "angle of the line connecting the first leaf and the plant center," and "leaf area of each leaf." The plant ID is identification information that is assigned to each plant immediately after the plant is planted. Details of the other information will be described later.

総葉面積算出部56は、葉面積DB60に格納されている情報を用いて、各株の葉面積(総葉面積)を算出する。総葉面積算出部56は、算出した総葉面積の情報を、総葉面積DB62に格納する。総葉面積DB62には、例えば、図6に示すように、算出年月日ごとに、株IDと対応付けて各株の総葉面積の値が格納されている。 The total leaf area calculation unit 56 calculates the leaf area (total leaf area) of each plant using the information stored in the leaf area DB 60. The total leaf area calculation unit 56 stores the calculated total leaf area information in the total leaf area DB 62. In the total leaf area DB 62, for example, as shown in FIG. 6, the total leaf area value of each plant is stored in association with the plant ID for each calculation date.

(情報処理装置90の処理について)
次に、情報処理装置90の処理について、詳細に説明する。
(Regarding the processing of the information processing device 90)
Next, the processing of the information processing device 90 will be described in detail.

(1回目の算出処理について)
まず、株の定植後において、各株の総葉面積を最初に算出する際の処理(1回目の算出処理)について、図7のフローチャートに沿って説明する。この1回目の算出処理のタイミングは、株に4つ以上の葉が出てきていないタイミングであるものとする。
(Regarding the first calculation process)
First, the process for initially calculating the total leaf area of each plant after planting (first calculation process) will be described with reference to the flowchart in Fig. 7. The timing of this first calculation process is assumed to be the timing when four or more leaves have not yet appeared on the plant.

なお、モニタリング装置10は、栽培ベッド12上の全ての株を順に撮影する。すなわち、制御装置30は、位置検出装置29の検出結果に基づいて、モニタリング装置10の位置(カメラ24の位置)をX軸方向に所定距離ずつ移動させつつ、カメラ24を用いて画像を撮影する。この撮影の際には、ブロワー26からイチゴの株に対して上方から風を吹き付ける。情報処理装置90には、モニタリング装置10の制御装置30から、カメラ24で撮影された画像と、画像の位置情報とが順次送信されてくる。 The monitoring device 10 photographs all the plants on the cultivation bed 12 in sequence. That is, the control device 30 photographs images using the camera 24 while moving the position of the monitoring device 10 (position of the camera 24) a specified distance in the X-axis direction based on the detection results of the position detection device 29. When photographing, the blower 26 blows air onto the strawberry plants from above. The images photographed by the camera 24 and position information of the images are sequentially transmitted from the control device 30 of the monitoring device 10 to the information processing device 90.

図7の処理が開始されると、まず、ステップS10において、画像取得部50は、モニタリング装置10の制御装置30から、画像と画像の位置情報とが送信されてくるまで待機する。制御装置30から画像と位置情報が送られてくると、画像取得部50は、画像及び位置情報を取得し、ステップS12に移行する。 When the process in FIG. 7 is started, first, in step S10, the image acquisition unit 50 waits until an image and image location information are transmitted from the control device 30 of the monitoring device 10. When the image and location information are transmitted from the control device 30, the image acquisition unit 50 acquires the image and location information and proceeds to step S12.

ステップS12に移行すると、画像解析部52は、取得した画像内に存在する株の中心を検出する。画像解析部52は、例えば、株の形状と株の中心とを示す多数の画像を学習データとして深層学習を行い、得られた学習モデルを用いて、取得した画像内に存在する株の中心を検出することができる。また、画像解析部52は、深層学習以外の方法を用いて、株の中心を検出することもできる。例えば、画像解析部52は、図8(a)に示すように、複数の葉柄を検出し、それらの延長線上の交点を株の中心として検出することができる。この方法を採用すると、図8(b)に示すように株の中心が他の株の葉などにより隠れている場合でも、株の中心を精度よく検出することができる。また、図8(c)に示すように、イチゴは通常3枚の葉が1つの葉柄に接続されているので、画像解析部52は、例えば、3枚の葉のうち真ん中の葉の長手方向に直線(図8(c)の破線参照)を引く処理を複数回行い、それらの直線の交点を株の中心としてもよい。なお、画像解析部52は、深層学習を用いた株の中心の検出を優先的に実施し、深層学習では株の中心を検出できなかった場合に、図8(a)、図8(b)や図8(c)の方法で株の中心を検出するようにしてもよい。画像解析部52は、検出した株の中心のXY座標をデータ管理部54に送信し、データ管理部54は受信したXY座標を葉面積DB60に格納する。具体的には、データ管理部54は、中心を検出した株に株IDを割り当て、図5の葉面積DB60の「株ID」の欄に割当てた株IDを格納するとともに、「株中心位置」の欄に検出した株の中心のXY座標を格納する。 When proceeding to step S12, the image analysis unit 52 detects the center of the plant present in the acquired image. For example, the image analysis unit 52 performs deep learning using a large number of images showing the shape of the plant and the center of the plant as learning data, and can detect the center of the plant present in the acquired image using the obtained learning model. The image analysis unit 52 can also detect the center of the plant using a method other than deep learning. For example, as shown in FIG. 8(a), the image analysis unit 52 can detect multiple petioles and detect the intersection of their extension lines as the center of the plant. By adopting this method, even if the center of the plant is hidden by the leaves of other plants as shown in FIG. 8(b), the center of the plant can be detected with high accuracy. Also, as shown in FIG. 8(c), strawberries usually have three leaves connected to one petiole, so the image analysis unit 52 can, for example, perform a process of drawing a straight line (see the dashed line in FIG. 8(c)) in the longitudinal direction of the middle leaf of the three leaves multiple times, and determine the intersection of these straight lines as the center of the plant. The image analysis unit 52 may preferentially detect the center of the plant using deep learning, and if the center of the plant cannot be detected by deep learning, may detect the center of the plant using the method of FIG. 8(a), FIG. 8(b), or FIG. 8(c). The image analysis unit 52 transmits the XY coordinates of the detected plant center to the data management unit 54, and the data management unit 54 stores the received XY coordinates in the leaf area DB 60. Specifically, the data management unit 54 assigns a plant ID to the plant whose center has been detected, stores the assigned plant ID in the "Plant ID" column of the leaf area DB 60 in FIG. 5, and stores the XY coordinates of the detected plant center in the "Plant center position" column.

図7に戻り、次のステップS14では、画像解析部52は、第1葉を検出する処理を実行する。画像解析部52は、例えば、葉の画像と未展開の度合いとを関連付けた多数の学習データを用いて深層学習を行い、学習モデルを得る。そして、画像解析部52は、得られた学習モデルを用いて、画像内から株の未展開葉を検出し、検出された未展開葉を第1葉とすることができる。また、画像解析部52は、画像から葉を検出し、検出された葉のうち最も小さな葉を第1葉と決定することとしてもよい。また、画像解析部52は、画像から葉を検出し、検出された葉のうち最も色が薄い葉を第1葉と決定することとしてもよい。また、画像解析部52は、画像から葉を検出し、検出された葉のうち株の中心からの距離が最も短い葉を第1葉と決定することとしてもよい。なお、画像解析部52は、深層学習により第1葉を特定する方法を優先的に適用し、当該方法では第1葉を特定できなかった場合に、上述したその他の方法で第1葉を特定するようにしてもよい。また、画像解析部52は、上述した方法のうちの複数の方法を用いて第1葉を特定し、複数の特定結果を総合して第1葉を特定するようにしてもよい。 Returning to FIG. 7, in the next step S14, the image analysis unit 52 executes a process of detecting the first leaf. For example, the image analysis unit 52 performs deep learning using a large number of learning data that associates the image of the leaf with the degree of unfolding to obtain a learning model. Then, the image analysis unit 52 can detect the unfolded leaves of the plant from within the image using the obtained learning model, and determine the detected unfolded leaves as the first leaf. The image analysis unit 52 may also detect leaves from the image and determine the smallest leaf among the detected leaves as the first leaf. The image analysis unit 52 may also detect leaves from the image and determine the leaf with the lightest color among the detected leaves as the first leaf. The image analysis unit 52 may also detect leaves from the image and determine the leaf with the shortest distance from the center of the plant as the first leaf. The image analysis unit 52 may preferentially apply a method of identifying the first leaf by deep learning, and if the first leaf cannot be identified by this method, the first leaf may be identified by the other method described above. The image analysis unit 52 may also identify the first leaf using multiple of the above-mentioned methods and combine the multiple identification results to identify the first leaf.

次いで、ステップS16では、画像解析部52は、第1葉と株の中心を結ぶ直線の、基準線に対する角度を検出する。具体的には、画像解析部52は、図9(a)に示すように、第1葉の株の中心から最も遠い点Pと、株の中心とを結ぶ直線Lと、画像の基準線(例えば、Y軸)との間の角度(時計回り方向の角度)θを検出する。画像解析部52は、検出した角度θをデータ管理部54に送信し、データ管理部54は受信した角度θを葉面積DB60に格納する。具体的には、データ管理部54は、図5の葉面積DB60の「第1葉と株中心を結ぶ直線の角度」の欄に角度θを格納する。 Next, in step S16, the image analysis unit 52 detects the angle of the line connecting the first leaf and the center of the plant with respect to the reference line. Specifically, as shown in FIG. 9(a), the image analysis unit 52 detects the angle (clockwise angle) θ between the line L connecting the center of the plant and the point P on the first leaf that is farthest from the center of the plant, and the reference line of the image (e.g., the Y axis). The image analysis unit 52 transmits the detected angle θ to the data management unit 54, and the data management unit 54 stores the received angle θ in the leaf area DB 60. Specifically, the data management unit 54 stores the angle θ in the "Angle of the line connecting the first leaf and the center of the plant" column in the leaf area DB 60 in FIG. 5.

なお、図9(a)では、直線Lが、第1葉の株の中心から最も遠い点Pと、株の中心と、を結んだ直線である場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、直線Lは、第1葉の画像の重心点と、株の中心と、を結んだ直線であってもよい。また、第1葉の葉柄が伸びる方向を直線Lとしてもよい。また、第1葉の中央の葉(通常、第1葉は3枚の葉を有するため、それらの真ん中に位置する葉)を取り囲む矩形(近似矩形)を特定し、当該近似矩形の長辺を直線Lとしてもよい。また、第1葉全体(3枚の葉全て)を取り囲む近接した矩形(近似矩形)を特定し、当該近似矩形の辺のいずれか(例えば葉柄が伸びる方向と近似する方向に伸びる辺)を直線Lとしてもよい。更に、第1葉の中央の葉を近似した楕円の長軸や、第1葉をひし形に近似したときの、対角線の方向を直線Lとしてもよい。すなわち、直線Lは、画像から得られる、株の中心から第1葉が伸びる方向とみなすことが可能な直線であれば、上記以外の直線であってもよい。 9(a), the straight line L is a straight line connecting the point P of the first leaf farthest from the center of the plant and the center of the plant, but this is not limited to this. For example, the straight line L may be a straight line connecting the center of gravity of the image of the first leaf and the center of the plant. The straight line L may be the direction in which the petiole of the first leaf extends. A rectangle (approximate rectangle) surrounding the central leaf of the first leaf (usually the first leaf has three leaves, so the leaf located in the middle of them) may be specified, and the long side of the approximate rectangle may be the straight line L. A close rectangle (approximate rectangle) surrounding the entire first leaf (all three leaves) may be specified, and one of the sides of the approximate rectangle (for example, a side extending in a direction approximating the direction in which the petiole extends) may be the straight line L. Furthermore, the long axis of an ellipse approximating the central leaf of the first leaf, or the diagonal direction when the first leaf is approximated to a rhombus may be the straight line L. In other words, the straight line L may be any straight line other than those mentioned above, so long as it can be regarded as a straight line obtained from the image and can be regarded as the direction in which the first leaf grows from the center of the plant.

次いで、ステップS18では、画像解析部52は、第2葉と第3葉を特定し、第1葉~第3葉を計測対象葉とする。ここで、イチゴの場合、図9(b)に示すように、第2葉は、株の中心を起点に第1葉の伸びる方向から約144°回転したところにあることが知られている。また、第3葉は、株の中心を起点に第2葉の伸びる方向から約144°回転したところにある(第1葉の伸びる方向から約288°回転したところにある)ことが知られている。したがって、画像解析部52は、第1葉を基準として、第2葉、第3葉を特定し、第1~第3葉を計測対象葉とする。なお、第3葉がない場合もあるので、その場合には、第1葉、第2葉を計測対象葉とすればよい。 Next, in step S18, the image analysis unit 52 identifies the second and third leaves, and sets the first to third leaves as the leaves to be measured. Here, in the case of strawberries, as shown in FIG. 9(b), it is known that the second leaf is located at a point rotated about 144° from the direction in which the first leaf grows, starting from the center of the stalk. It is also known that the third leaf is located at a point rotated about 144° from the direction in which the second leaf grows, starting from the center of the stalk (at a point rotated about 288° from the direction in which the first leaf grows). Therefore, the image analysis unit 52 identifies the second and third leaves based on the first leaf, and sets the first to third leaves as the leaves to be measured. Note that there may be cases in which the third leaf does not exist, in which case the first and second leaves may be the leaves to be measured.

次いで、ステップS20では、画像解析部52が、計測対象葉の葉面積を算出する。この場合、画像解析部52は、計測対象葉に対応する画素の数(面積)と、予め定められている撮影高さと、を用いて計測対象葉の葉面積を算出することができる。なお、撮影高さは、複数カメラの画像を用いて算出することとしても良いし、深度カメラや距離センサを用いて計測してもよい。また、移動計測による多点計測から、株までの高さを3次元化してもよい。画像解析部52は、計測された葉面積をデータ管理部54に送信し、データ管理部54は受信した葉面積を葉面積DB60に格納する。具体的には、データ管理部54は、図5の葉面積DB60の各葉の葉面積の欄に葉面積の計測値を格納する。 Next, in step S20, the image analysis unit 52 calculates the leaf area of the measurement target leaf. In this case, the image analysis unit 52 can calculate the leaf area of the measurement target leaf using the number of pixels (area) corresponding to the measurement target leaf and a predetermined shooting height. The shooting height may be calculated using images from multiple cameras, or may be measured using a depth camera or distance sensor. In addition, the height to the plant may be three-dimensionalized from multi-point measurements by mobile measurement. The image analysis unit 52 transmits the measured leaf area to the data management unit 54, and the data management unit 54 stores the received leaf area in the leaf area DB 60. Specifically, the data management unit 54 stores the measured leaf area in the leaf area column of each leaf in the leaf area DB 60 in FIG. 5.

次いで、ステップS22では、総葉面積算出部56が、葉面積DB60に記憶されている全ての葉の葉面積を合計し、総葉面積DB62に格納する。以上により、1つの株についての1回目の算出処理が終了する。なお、取得した画像内に、別の株が存在している場合には、当該株について、図7のステップS12~S22の処理を繰り返し実行するものとする。また、図7の処理が終わった後も、モニタリング装置10で順次撮影される画像に対し図7の処理は繰り返し実行され、栽培ベッド12で栽培されている全ての株の総葉面積が算出されるようになっている。 Next, in step S22, the total leaf area calculation unit 56 adds up the leaf areas of all the leaves stored in the leaf area DB 60 and stores the total leaf area in the total leaf area DB 62. This completes the first calculation process for one plant. If another plant is present in the acquired image, the processes of steps S12 to S22 in FIG. 7 are repeated for that plant. Even after the process of FIG. 7 is completed, the process of FIG. 7 is repeated for images captured sequentially by the monitoring device 10, and the total leaf area of all the plants being cultivated in the cultivation bed 12 is calculated.

なお、図7の処理(1回目の算出処理)は、株に4つ以上の葉が出てきているタイミングで行われてもよい。
例えば、(1)第1葉(新葉)、第2葉、第3葉の葉面積については、図7の処理により算出し、その他の葉の葉面積については、上方から撮影した画像から算出し、これらを合算して株の総葉面積を算出してもよい。
また、例えば、(2)第1葉(新葉)、第2葉、第3葉の葉面積については、図7の処理により算出し、その他の葉については、予め定めた葉面積であると仮定して、これらを合算して株の総葉面積を算出してもよい。
更に、例えば、(3)第1葉(新葉)、第2葉、第3葉の葉面積については、図7の処理により算出し、その他の葉の葉面積については無視する(葉面積=0)こととしてもよい。第1回目の算出処理が定植時に近ければ、その他の葉の大きさは然程大きくないので無視しても問題ないと考えられるからである。
The process in FIG. 7 (first calculation process) may be performed when four or more leaves appear on the plant.
For example, (1) the leaf area of the first leaf (new leaf), second leaf, and third leaf may be calculated using the process of Figure 7, and the leaf area of the other leaves may be calculated from images taken from above, and these may be added together to calculate the total leaf area of the plant.
Also, for example, (2) the leaf areas of the first leaf (new leaf), second leaf, and third leaf may be calculated using the process of Figure 7, and the leaf areas of the other leaves may be assumed to be predetermined values, and these may be added together to calculate the total leaf area of the plant.
Furthermore, for example, (3) the leaf areas of the first leaf (new leaf), second leaf, and third leaf may be calculated by the process in Fig. 7, and the leaf areas of the other leaves may be ignored (leaf area = 0). This is because if the first calculation process is close to the time of planting, the size of the other leaves is not so large that it is considered that there is no problem in ignoring them.

(2回目以降の算出処理について)
次に、2回目以降の葉面積の算出処理について、図11、図12のフローチャートに沿って処理が行われる。以下の説明においては、1回目の算出処理において葉面積DB60に図10に示すようなデータが格納された株(株ID=00001)の2回目の算出処理について説明する。なお、2回目の算出処理が実行されるタイミングは、例えば、1回目の算出処理において第1葉(新葉)と特定された葉が、第2葉又は第3葉と特定されるようなタイミングであるものとする。
(Regarding calculation process from the second time onwards)
Next, the second and subsequent leaf area calculation processes are performed according to the flowcharts of Figures 11 and 12. In the following description, the second calculation process of a stock (stock ID = 00001) in which data such as that shown in Figure 10 was stored in the leaf area DB 60 in the first calculation process will be described. Note that the timing at which the second calculation process is performed is, for example, a timing at which the leaf identified as the first leaf (new leaf) in the first calculation process is identified as the second leaf or the third leaf.

図11の処理では、まず、ステップS50において、画像取得部50は、モニタリング装置10の制御装置30から、画像と画像の位置情報とが送信されてくるまで待機する。制御装置30から画像と位置情報が送られてくると、画像取得部50はこれを取得し、ステップS52に移行する。 In the process of FIG. 11, first, in step S50, the image acquisition unit 50 waits until an image and image location information are transmitted from the control device 30 of the monitoring device 10. When the image and location information are transmitted from the control device 30, the image acquisition unit 50 acquires them and proceeds to step S52.

ステップS52に移行すると、画像解析部52は、第1葉を検出する処理を実行する。具体的には、画像解析部52は、図12のフローチャートに沿った処理を実行する。 When the process proceeds to step S52, the image analysis unit 52 executes a process for detecting the first leaf. Specifically, the image analysis unit 52 executes a process in accordance with the flowchart in FIG. 12.

図12の処理においては、画像解析部52は、まずステップS102において、株の中心を検出する。この処理は、前述したステップS12と同様である。そして、画像解析部52は、葉面積DB60を参照して、検出した株の中心座標と最も近い中心座標が格納されているデータ(株ID)を特定する。ここでは、図10に示す株ID=00001の株の中心と、今回検出された株の中心とが最も近かったため、株ID=00001が特定されたものとする。 In the process of FIG. 12, the image analysis unit 52 first detects the center of the stock in step S102. This process is the same as step S12 described above. The image analysis unit 52 then refers to the leaf area DB 60 to identify the data (stock ID) that stores the center coordinates closest to the center coordinates of the detected stock. Here, since the center of the stock with stock ID=00001 shown in FIG. 10 is closest to the center of the stock detected this time, stock ID=00001 is identified.

次いで、ステップS104では、画像解析部52が、第1葉を検出する。この処理は、前述したステップS14と同様である。 Next, in step S104, the image analysis unit 52 detects the first leaf. This process is similar to step S14 described above.

次いで、ステップS106では、画像解析部52が、第1葉と株の中心を結ぶ直線の基準線に対する角度(角度θ2とする)を検出する。この処理は、前述したステップS16と同様である。 Next, in step S106, the image analysis unit 52 detects an angle (assumed to be angle θ2 ) between the line connecting the first leaf and the center of the plant and the reference line. This process is similar to that of step S16 described above.

次いで、ステップS108では、画像解析部52が、前回の計測で得られた、第1葉と株の中心を結ぶ直線の基準線に対する角度(図10のθ1)との差を算出する。この場合、画像解析部52は、θ1-θ2を算出する。 Next, in step S108, the image analysis unit 52 calculates the difference between the angle ( θ1 in FIG. 10) of the straight line connecting the first leaf and the center of the plant, obtained in the previous measurement, and the reference line. In this case, the image analysis unit 52 calculates θ1 - θ2 .

ステップS110では、画像解析部52が、ステップS108で算出した差(θ1-θ2)が約0°か否かを判断する。このステップS110の判断が肯定された場合、ステップS112に移行し、画像解析部52は、検出された第1葉が前回検出時の第1葉と同一の葉である特定する。その後は、図12の全処理を終了し、図11のステップS54に移行する。 In step S110, the image analysis unit 52 judges whether the difference (θ 1 - θ 2 ) calculated in step S108 is approximately 0°. If the judgment in step S110 is positive, the process proceeds to step S112, where the image analysis unit 52 specifies that the detected first leaf is the same as the first leaf detected previously. After that, all the processes in FIG. 12 are terminated, and the process proceeds to step S54 in FIG. 11.

一方、ステップS110の判断が否定されると、ステップS114に移行し、画像解析部52は、差が約144°であるか否かを判断する。このステップS114の判断が肯定されると、ステップS116に移行し、画像解析部52は、検出された第1葉が新たに出てきた1枚目の葉であると特定する。その後は、図12の全処理を終了し、図11のステップS54に移行する。 On the other hand, if the determination in step S110 is negative, the process proceeds to step S114, where the image analysis unit 52 determines whether the difference is approximately 144°. If the determination in step S114 is positive, the process proceeds to step S116, where the image analysis unit 52 identifies the detected first leaf as the first newly emerged leaf. After that, all the processing in FIG. 12 is terminated, and the process proceeds to step S54 in FIG. 11.

一方、ステップS114の判断が否定されると、ステップS118に移行し、画像解析部52は、差が約288°か否かを判断する。このステップS118の判断が肯定されると、ステップS120に移行し、画像解析部52は、検出された第1葉が新たに出てきた2枚目の葉であると特定する。その後は、図12の全処理を終了し、図11のステップS54に移行する。 On the other hand, if the determination in step S114 is negative, the process proceeds to step S118, where the image analysis unit 52 determines whether the difference is approximately 288°. If the determination in this step S118 is positive, the process proceeds to step S120, where the image analysis unit 52 identifies the detected first leaf as the newly emerged second leaf. After that, all the processes in FIG. 12 are terminated, and the process proceeds to step S54 in FIG. 11.

一方、ステップS118の判断が否定されると、ステップS122に移行し、画像解析部52は、エラー出力し、図11の以降の処理を実行せずに、終了する。なお、ステップS118が否定される場合とは、計測間隔が長すぎる場合やわき芽が発生している場合であると考えられるため、画像解析部52は、その旨を生産者等に通知する。 On the other hand, if the determination in step S118 is negative, the process proceeds to step S122, where the image analysis unit 52 outputs an error and ends the process without executing the subsequent processes in FIG. 11. Note that, since a negative determination in step S118 is considered to be a case where the measurement interval is too long or where side shoots have appeared, the image analysis unit 52 notifies the producer, etc., to that effect.

図12の処理が行われ、図11のステップS54に移行すると、画像解析部52は、第2葉と第3葉を特定し、第1葉~第3葉を計測対象葉とする。このステップS54の処理は、前述した図7のステップS18と同様であるので、第1葉を基準として、第2葉、第3葉を特定するようにすればよい。ただし、2回目以降の算出処理においては、前回の算出処理で得られた情報を利用することで、第2葉、第3葉が正しく特定されたかを確認し、特定精度を高めてもよい。例えば、前回の算出処理で、今回の第2葉(例えば前回の第1葉)、今回の第3葉(例えば前回の第2葉)の面積が得られているので、その面積と算出処理の実施間隔とから今回の第2葉、第3葉の面積がどの程度であるかを推定し、特定した第2葉、第3葉の面積が推定した面積と類似している場合に、第2葉、第3葉が正しく特定されたと判断してもよい。また、例えば、前回の算出処理で、今回の第2葉(例えば前回の第1葉)、今回の第3葉(例えば前回の第2葉)の株の中心からの距離が得られている場合には、その距離と算出処理の実施間隔とから今回の第2葉、第3葉の株の中心からの距離がどの程度であるかを推定し、特定した第2葉、第3葉の株の中心からの距離が推定した距離と類似している場合に、第2葉、第3葉が正しく特定されたと判断してもよい。 When the process of FIG. 12 is performed and the process proceeds to step S54 of FIG. 11, the image analysis unit 52 identifies the second and third leaves and sets the first to third leaves as the measurement target leaves. The process of step S54 is the same as step S18 of FIG. 7 described above, so the second and third leaves may be identified based on the first leaf. However, in the second and subsequent calculation processes, the information obtained in the previous calculation process may be used to check whether the second and third leaves have been correctly identified, thereby improving the accuracy of identification. For example, since the areas of the current second leaf (e.g., the previous first leaf) and the current third leaf (e.g., the previous second leaf) were obtained in the previous calculation process, the areas of the current second and third leaves may be estimated from the areas and the calculation process execution interval, and if the areas of the identified second and third leaves are similar to the estimated areas, it may be determined that the second and third leaves have been correctly identified. Also, for example, if the distance from the center of the plant to the current second leaf (e.g., the previous first leaf) and the current third leaf (e.g., the previous second leaf) was obtained in the previous calculation process, the distance from the center of the plant to the current second and third leaves can be estimated from that distance and the interval between calculation processes, and if the identified distance from the center of the plant to the second and third leaves is similar to the estimated distance, it can be determined that the second and third leaves have been correctly identified.

また、一般的には、第1葉、第2葉、第3葉の順で、(1)葉の面積の増大、(2)葉柄長の伸長度合、(3)色の変化、が大きいことが知られているので、この情報を利用して、第2葉、第3葉が正しく特定されたかを確認してもよい。 In addition, it is generally known that the order of the first leaf, second leaf, and third leaf is the largest in terms of (1) increase in leaf area, (2) degree of elongation of petiole length, and (3) change in color. Therefore, this information can be used to confirm whether the second and third leaves have been correctly identified.

次いで、ステップS56では、画像解析部52が、計測対象葉の葉面積を算出する。この処理は、図7のステップS20と同様である。なお、株には、計測対象葉以外の葉もあるが、計測対象葉以外の葉については葉面積を算出しないこととする。ここで、図13には、第1葉(新葉)~第5葉の1週間ごとの葉面積の変化量が示されている。図13に示すように、第1葉(新葉)、第2葉、第3葉は、葉面積が大きく変化する一方、第4葉、第5葉については、ほとんど変化(成長)しないことがわかる。したがって、本実施形態においては、2回目以降の算出処理において、株の全ての葉の葉面積を算出するのではなく、計測対象葉(ここでは、第1葉~第3葉)の葉面積のみを算出し、第4葉以降の葉については、前回の算出処理において得られた葉面積をそのまま用いることとしている。 Next, in step S56, the image analysis unit 52 calculates the leaf area of the measurement target leaf. This process is the same as step S20 in FIG. 7. Although the plant has leaves other than the measurement target leaves, the leaf area of the leaves other than the measurement target leaves is not calculated. Here, FIG. 13 shows the change in leaf area of the first leaf (new leaf) to the fifth leaf per week. As shown in FIG. 13, the leaf area of the first leaf (new leaf), second leaf, and third leaf changes significantly, while the leaf area of the fourth leaf and the fifth leaf hardly changes (grows). Therefore, in this embodiment, in the second and subsequent calculation processes, the leaf area of all the leaves of the plant is not calculated, but only the leaf area of the measurement target leaves (here, the first leaf to the third leaf) is calculated, and the leaf area obtained in the previous calculation process is used as it is for the fourth leaf and subsequent leaves.

次いで、ステップS58では、データ管理部54が、検出された第1葉が、前回までなかった葉であるか否かを判断する。この場合、データ管理部54は、ステップS52bにおいて、図12のステップS116、S120のいずれかを経たかを判断する。このステップS58の判断が肯定されると、ステップS60に移行し、画像解析部52は、新たに検出された葉数をmとし、前回の第n葉が第n+m葉となるように葉面積DB60を書き換える。例えば、新たに1枚の葉が検出された場合(図12のステップS116を経た場合)には、図10の葉面積DB60は、図14(a)に示すように書き換えられる。また、新たに2枚の葉が検出された場合(図12のステップS120を経た場合)には、図10の葉面積DB60は、図14(b)に示すように書き換えられる。 Next, in step S58, the data management unit 54 judges whether the detected first leaf is a leaf that did not exist in the previous time. In this case, in step S52b, the data management unit 54 judges whether either step S116 or S120 in FIG. 12 has been passed. If the judgment in step S58 is positive, the process proceeds to step S60, where the image analysis unit 52 rewrites the leaf area DB 60 so that the number of newly detected leaves is m and the previous nth leaf becomes the n+mth leaf. For example, when one new leaf is detected (when step S116 in FIG. 12 has been passed), the leaf area DB 60 in FIG. 10 is rewritten as shown in FIG. 14(a). Also, when two new leaves are detected (when step S120 in FIG. 12 has been passed), the leaf area DB 60 in FIG. 10 is rewritten as shown in FIG. 14(b).

次いで、ステップS62では、データ管理部54は、計測対象葉の葉面積を葉面積DB60に上書きする。例えば、ステップS56において、第1葉の葉面積=S1a'、第2葉の葉面積=S2a'、第3葉の葉面積=S3a'が算出された場合、図14(a)の葉面積DB60であれば、図15(a)のように上書きされる。また、図14(b)の葉面積DB60であれば、図15(b)のように上書きされる。その後は、ステップS66に移行する。 Next, in step S62, the data management unit 54 overwrites the leaf area of the measurement target leaf in the leaf area DB 60. For example, if the leaf area of the first leaf = S1a', the leaf area of the second leaf = S2a', and the leaf area of the third leaf = S3a' are calculated in step S56, then if the leaf area DB 60 is that of FIG. 14(a), it will be overwritten as shown in FIG. 15(a). Also, if the leaf area DB 60 is that of FIG. 14(b), it will be overwritten as shown in FIG. 15(b). Then, the process proceeds to step S66.

一方、ステップS58の判断が否定された場合、すなわち、図12のステップS112を経た場合には、ステップS64に移行し、データ管理部54は、計測対象葉の葉面積を葉面積DB60に上書きする。例えば、図10の葉面積DB60は、図16のように上書きされる。その後はステップS66に移行する。 On the other hand, if the determination in step S58 is negative, i.e., if step S112 in FIG. 12 has been executed, the process proceeds to step S64, where the data management unit 54 overwrites the leaf area of the measurement target leaf in the leaf area DB 60. For example, the leaf area DB 60 in FIG. 10 is overwritten as shown in FIG. 16. Then, the process proceeds to step S66.

次いで、ステップS66に移行すると、データ管理部54は、葉面積DB60から減算対象の葉を特定し、葉面積DB60から削除する。例えば、生産者がどの葉を摘葉したかや、どの葉が枯死したかを記録している場合には、データ管理部54は、摘葉した葉や枯死した葉のデータを葉面積DB60から削除する。また、時期によって各株で何枚葉を残すかが予め定められている場合には、データ管理部54は、栽培開始からの期間に基づいて、古い葉のデータを葉面積DB60から削除する。また、古い葉は光合成活性が低いので、古い葉を総葉面積に含めないようにするために、データ管理部54は、古い葉のデータを葉面積DB60から削除する。更に、下の方の葉は、他の葉と重なり、光が当たり難いため、データ管理部54は、下の方の葉のデータを葉面積DB60から削除する。 Next, when the process proceeds to step S66, the data management unit 54 identifies leaves to be subtracted from the leaf area DB 60 and deletes them from the leaf area DB 60. For example, if the producer has recorded which leaves were removed or which leaves died, the data management unit 54 deletes the data of the removed leaves and the dead leaves from the leaf area DB 60. Also, if the number of leaves to be left for each plant is predetermined depending on the season, the data management unit 54 deletes data of old leaves from the leaf area DB 60 based on the period from the start of cultivation. Also, since old leaves have low photosynthetic activity, the data management unit 54 deletes data of old leaves from the leaf area DB 60 so as not to include old leaves in the total leaf area. Furthermore, since the lower leaves overlap with other leaves and are less exposed to light, the data management unit 54 deletes data of the lower leaves from the leaf area DB 60.

次いで、ステップS68では、総葉面積算出部56は、葉面積DB60に記憶されている全ての葉の葉面積(総葉面積)を算出し、総葉面積DB62に格納する。この処理は、図7のステップS22と同様である。 Next, in step S68, the total leaf area calculation unit 56 calculates the leaf area of all leaves stored in the leaf area DB 60 (total leaf area) and stores it in the total leaf area DB 62. This process is the same as step S22 in FIG. 7.

以上により、1つの株についての2回目以降の算出処理が終了する。なお、取得した画像内に、別の株が存在している場合には、当該株について、図11、図12の処理を繰り返し実行するものとする。また、図11の処理が終わった後も、モニタリング装置10で順次撮影される画像に対し図11の処理は繰り返し実行され、栽培ベッド12で栽培されている全ての株の総葉面積が算出されるようになっている。 This completes the second and subsequent calculation processes for one plant. If another plant is present in the acquired image, the processes in Figures 11 and 12 are repeated for that plant. Even after the process in Figure 11 is completed, the process in Figure 11 is repeated for images captured sequentially by the monitoring device 10, until the total leaf area of all plants being cultivated in the cultivation bed 12 is calculated.

上記のようにして算出される各株の総葉面積は、各株における光合成量の推定に用いることができる。したがって、本実施形態のように精度よく算出された総葉面積を用いることで、光合成量を精度よく推定することができる。なお、光合成量を推定する際には、総葉面積を用いずに、各葉の葉面積を用いることもできる。この場合、光合成量の推定において、葉位に応じた光合成活性の差異を考慮することで、光合成量をより精度よく推定することができる。また、精度よく推定された光合成量を用いることで、生育予測や収量予測を精度よく行うことが可能である。 The total leaf area of each plant calculated as described above can be used to estimate the amount of photosynthesis in each plant. Therefore, by using the total leaf area calculated with high accuracy as in this embodiment, the amount of photosynthesis can be estimated with high accuracy. When estimating the amount of photosynthesis, the leaf area of each leaf can be used instead of the total leaf area. In this case, by taking into account the difference in photosynthetic activity according to the leaf position in estimating the amount of photosynthesis, the amount of photosynthesis can be estimated with high accuracy. Furthermore, by using the amount of photosynthesis estimated with high accuracy, it is possible to perform growth prediction and yield prediction with high accuracy.

以上、詳細に説明したように、本実施形態の葉面積算出システム100は、イチゴの株に上方から風を吹き付けるブロワー26と、株に風が吹き付けられた状態で株の画像を上方から撮影するカメラ24とを有するモニタリング装置10と、画像から、イチゴの株の総葉面積を算出する情報処理装置90と、を備えている。この情報処理装置90は、過去に算出した葉それぞれの葉面積を記憶する葉面積DB60を有している。そして、情報処理装置90は、新たに撮影された画像の中から、計測対象葉(第1葉~第3葉)を特定し、計測対象葉の葉面積を画像から算出して、葉面積DB60に記憶されている計測対象葉以外の葉の葉面積と、算出した対象葉の葉面積を合計して、株の総葉面積を算出する。このように、本実施形態では、ブロワー26で風を吹き付けた状態で株を上方から撮影するので、株の中心近傍に存在する幼い葉(例えば第1葉~第3葉)を撮影しやすくすることができる。また、総葉面積を算出する際に、幼い葉を計測対象葉とし、計測対象葉の葉面積のみを算出し、計測対象葉以外(葉面積がほとんど変化しない葉)の葉面積は、葉面積DB60に記憶されている葉面積を用いることで、イチゴの株の総葉面積を精度よく算出することができる。また、株のうちの一部の葉の葉面積を算出しないこととしているので、全ての葉の葉面積を算出する場合に比べ、処理量を削減することができる。 As described above in detail, the leaf area calculation system 100 of this embodiment includes a monitoring device 10 having a blower 26 that blows wind from above onto the strawberry plant, a camera 24 that takes an image of the plant from above while the wind is blowing onto the plant, and an information processing device 90 that calculates the total leaf area of the strawberry plant from the image. This information processing device 90 has a leaf area DB 60 that stores the leaf area of each leaf calculated in the past. The information processing device 90 then identifies the measurement target leaf (first to third leaves) from the newly captured image, calculates the leaf area of the measurement target leaf from the image, and calculates the total leaf area of the plant by adding up the leaf area of the leaves other than the measurement target leaf stored in the leaf area DB 60 and the calculated leaf area of the target leaf. In this way, in this embodiment, the plant is photographed from above while the blower 26 is blowing wind onto it, making it easier to photograph young leaves (e.g., first to third leaves) that exist near the center of the plant. In addition, when calculating the total leaf area, young leaves are used as the measurement target leaves, and only the leaf area of the measurement target leaves is calculated. For the leaf area of leaves other than the measurement target leaves (leaves whose leaf area hardly changes), the leaf area stored in the leaf area DB 60 is used, so the total leaf area of the strawberry plant can be calculated with high accuracy. In addition, because the leaf area of some leaves of the plant is not calculated, the amount of processing can be reduced compared to when the leaf area of all leaves is calculated.

また、本実施形態では、情報処理装置90は、株の総葉面積を算出する際に、株から無くなった葉(摘葉された葉)、株から無くなったと推定される葉、光合成に寄与しないと推定される葉、の葉面積を加算しないこととしている。これにより、株の総葉面積や、光合成に寄与する株の総葉面積を精度よく算出することができる。 In addition, in this embodiment, when calculating the total leaf area of a plant, the information processing device 90 does not add the leaf area of leaves that have been removed from the plant (defoliated leaves), leaves that are estimated to have been removed from the plant, or leaves that are estimated not to contribute to photosynthesis. This makes it possible to accurately calculate the total leaf area of a plant and the total leaf area of a plant that contributes to photosynthesis.

また、本実施形態では、情報処理装置90は、撮影された画像を解析して、株の中心と、第1葉(新葉)の位置を特定し、株の中心と第1葉を結ぶ直線を基準として、第2葉や第3葉を特定する。これにより、イチゴの株の特性を利用して、第2葉や第3葉を精度よく特定することができる。 In addition, in this embodiment, the information processing device 90 analyzes the captured image to identify the center of the plant and the position of the first leaf (new leaf), and identifies the second and third leaves based on the straight line connecting the center of the plant and the first leaf. This makes it possible to accurately identify the second and third leaves by utilizing the characteristics of the strawberry plant.

また、本実施形態では、情報処理装置90は、撮影された画像から株が有する2以上の葉柄の位置を検出(図8(a)、図8(b))又は推定(図8(c))し、2以上の葉柄が交差する位置を株の中心と特定する。これにより、イチゴの株の特性を利用して、株の中心を精度よく特定することができる。また、特定された株の中心を用いて、中心の位置が一致する株は同一の株であることとして株のデータを管理することで、株のデータを継続的に管理することができる。 In addition, in this embodiment, the information processing device 90 detects (Figures 8(a) and 8(b)) or estimates (Figure 8(c)) the positions of two or more petioles of the plant from the captured image, and identifies the position where the two or more petioles intersect as the center of the plant. This makes it possible to accurately identify the center of the plant by utilizing the characteristics of the strawberry plant. Furthermore, by using the identified plant center to manage the plant data by treating plants with the same center position as the same plant, the plant data can be managed continuously.

なお、上記実施形態では、計測対象葉が第1葉~第3葉である場合について説明したが、これに限られるものではない。品種や、栽培方法、栽培地域により異なるが、図13のグラフにおいて、第3葉の変化量が第4葉や第5葉とほとんど変わらないと判断できるような場合には、計測対象葉は、第1葉と第2葉のみであってもよい。また、図13のグラフにおいて、第4葉の変化量が大きいと判断できるような場合には、計測対象葉を第1葉~第4葉としてもよい。 In the above embodiment, the measurement leaves are the first to third leaves, but this is not limited to the above. Although this will vary depending on the variety, cultivation method, and cultivation region, if it is determined in the graph of FIG. 13 that the amount of change in the third leaf is almost the same as that in the fourth and fifth leaves, the measurement leaves may be only the first and second leaves. Also, if it is determined in the graph of FIG. 13 that the amount of change in the fourth leaf is large, the measurement leaves may be the first to fourth leaves.

なお、上記実施形態では、モニタリング装置10がレール14に沿って移動する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、カメラ24やブロワー26、位置検出装置29、制御装置30を搭載した無人航空機(ドローンやマルチコプタ)をモニタリング装置として用いることとしてもよい。この場合、無人航空機のプロペラによる風圧がブロワー26からの風と同等の風圧である場合には、ブロワー26を省略してもよい。 In the above embodiment, the monitoring device 10 moves along the rail 14, but the present invention is not limited to this. For example, an unmanned aerial vehicle (drone or multicopter) equipped with a camera 24, blower 26, position detection device 29, and control device 30 may be used as the monitoring device. In this case, if the wind pressure from the propellers of the unmanned aerial vehicle is equivalent to the wind pressure from the blower 26, the blower 26 may be omitted.

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The above-described embodiment is a preferred example of the present invention. However, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

10 モニタリング装置
24 カメラ(撮影装置)
26 ブロワー(吹き付け装置)
60 葉面積DB(記憶部)
90 情報処理装置(算出装置)
100 葉面積算出システム
10 Monitoring device 24 Camera (photography device)
26 Blower (spraying device)
60 Leaf area DB (memory part)
90 Information processing device (calculation device)
100 Leaf area calculation system

Claims (7)

イチゴの株に上方から風を吹き付ける吹き付け装置と、
前記株に風が吹き付けられた状態で前記株の画像を上方から撮影する撮影装置と、
前記画像から、前記イチゴの株の総葉面積を算出する算出装置と、を備え、
前記算出装置は、
過去に算出した前記株の葉それぞれの葉面積を記憶する記憶部を有し、
新たに撮影された第1画像の中から、前記株のうち、最も幼い第1葉と次に幼い第2葉を少なくとも含む対象葉を特定し、
前記対象葉の葉面積を前記画像から算出し、
前記記憶部に記憶されている前記対象葉以外の葉の葉面積と、算出した前記対象葉の葉面積と、を合計して、前記株の総葉面積を算出する、
ことを特徴とするイチゴの株の葉面積算出システム。
A blowing device that blows air onto strawberry plants from above,
A photographing device that photographs an image of the plant from above while wind is blowing on the plant;
A calculation device for calculating a total leaf area of the strawberry plant from the image,
The calculation device is
A memory unit that stores previously calculated leaf areas of each of the leaves of the plant,
Identifying target leaves including at least the youngest first leaf and the next youngest second leaf of the plant from the newly captured first image;
Calculating the leaf area of the target leaf from the image;
The leaf area of the leaves other than the target leaf stored in the storage unit and the calculated leaf area of the target leaf are summed to calculate a total leaf area of the plant.
A system for calculating the leaf area of strawberry plants.
前記対象葉は、前記第1葉と、前記第2葉と、前記第2葉の次に幼い第3葉である、ことを特徴とする請求項1に記載のイチゴの株の葉面積算出システム。 The strawberry plant leaf area calculation system according to claim 1, characterized in that the target leaves are the first leaf, the second leaf, and the third leaf, which is the next youngest leaf after the second leaf. 前記算出装置は、前記株の総葉面積を算出する際に、前記株から無くなった葉、前記株から無くなったと推定される葉、光合成に寄与しないと推定される葉、の葉面積を加算しない、ことを特徴とする請求項1又は2に記載のイチゴの株の葉面積算出システム。 The strawberry plant leaf area calculation system according to claim 1 or 2, characterized in that the calculation device does not add the leaf area of leaves that have disappeared from the plant, leaves that are estimated to have disappeared from the plant, and leaves that are estimated not to contribute to photosynthesis when calculating the total leaf area of the plant. 前記算出装置は、前記第1画像を解析して、前記株の中心と、前記第1葉の位置を特定し、
前記株の中心と前記第1葉を結ぶ直線を基準として、前記第1葉以外の前記対象葉を特定する、ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のイチゴの株の葉面積算出システム。
The computing device analyzes the first image to identify a center of the plant and a location of the first leaf;
The strawberry plant leaf area calculation system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the target leaves other than the first leaf are identified based on a straight line connecting the center of the plant and the first leaf.
前記算出装置は、前記第1画像から前記株が有する2以上の葉柄の位置を検出又は推定し、前記2以上の葉柄が交差する位置を前記株の中心と特定する、ことを特徴とする請求項4に記載のイチゴの株の葉面積算出システム。 The strawberry plant leaf area calculation system according to claim 4, characterized in that the calculation device detects or estimates the positions of two or more petioles of the plant from the first image, and identifies the position where the two or more petioles intersect as the center of the plant. 前記算出装置は、前記第1画像を解析して未展開葉を検出し、前記未展開葉を前記第1葉と特定する、ことを特徴とする請求項4又は5に記載のイチゴの株の葉面積算出システム。 The strawberry plant leaf area calculation system according to claim 4 or 5, characterized in that the calculation device analyzes the first image to detect unexpanded leaves and identifies the unexpanded leaves as the first leaves. 前記算出装置は、前記株の中心との位置関係又は葉の特徴に基づいて、前記第1葉を特定する請求項4~6のいずれか一項に記載のイチゴの株の葉面積算出システム。 The strawberry plant leaf area calculation system according to any one of claims 4 to 6, wherein the calculation device identifies the first leaf based on its positional relationship with the center of the plant or on characteristics of the leaf.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117561947B (en) * 2023-11-15 2025-08-01 四川省烟草公司凉山州公司 Tobacco plant type determining method based on leaf area index proportion
JP7749275B1 (en) * 2025-04-14 2025-10-06 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 Information processing device, information processing method, and program

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101324427A (en) 2008-07-31 2008-12-17 华中科技大学 Green leaf area automatic measuring device and method
JP2011103870A (en) 2009-11-13 2011-06-02 Shijin Kogyo Sakushinkai Automatic measurement system and method for plant features, and recording medium thereof
US20120253740A1 (en) 2011-03-30 2012-10-04 Weyerhaeuser Nr Company System and method for forest management using stand development performance as measured by lai
JP2016198055A (en) 2015-04-10 2016-12-01 コイト電工株式会社 Plant cultivation apparatus
JP2019037225A (en) 2017-08-24 2019-03-14 富士電機株式会社 Plant growth status monitoring apparatus and plant growth status monitoring method
JP2019216656A (en) 2018-06-20 2019-12-26 株式会社椿本チエイン Inspection device, transplantation device, inspection method, and computer program

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101324427A (en) 2008-07-31 2008-12-17 华中科技大学 Green leaf area automatic measuring device and method
JP2011103870A (en) 2009-11-13 2011-06-02 Shijin Kogyo Sakushinkai Automatic measurement system and method for plant features, and recording medium thereof
US20120253740A1 (en) 2011-03-30 2012-10-04 Weyerhaeuser Nr Company System and method for forest management using stand development performance as measured by lai
JP2016198055A (en) 2015-04-10 2016-12-01 コイト電工株式会社 Plant cultivation apparatus
JP2019037225A (en) 2017-08-24 2019-03-14 富士電機株式会社 Plant growth status monitoring apparatus and plant growth status monitoring method
JP2019216656A (en) 2018-06-20 2019-12-26 株式会社椿本チエイン Inspection device, transplantation device, inspection method, and computer program

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