(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な方法で苗選別のための検査を行なう検査装置、移植装置、検査方法及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】植物Ｐの苗を撮像した撮像画像に基づいて苗の状態を検査する検査装置において、撮像画像における苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定する特定部と、特定部により特定された外接円のサイズに基づき指標値を算出する算出部と、算出部によって算出した指標値に基づき、苗の良／不良を判定する判定部とを備える検査装置。【選択図】図４
2019216656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の苗を撮像した撮像画像に基づいて前記苗の状態を検査する検査装置において、
前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定する特定部と、
該特定部により特定された外接円のサイズに基づき指標値を算出する算出部と、
該算出部によって算出した指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定する判定部と
を備える検査装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記葉の部分に相当する領域の面積又は前記葉の部分に相当する領域の周囲長と、前記外接円のサイズとを用いて指標値を算出する
請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記算出部は、前記葉の部分の内、前記苗の茎部分を中心とし、前記外接円の半径よりも短い半径とする円形内の部分を除外して残る複数の部分間の面積比に基づき指標値を算出する
請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
前記撮像画像は、前記植物の複数株の苗を上方から撮像した画像であり、
前記特定部は、前記撮像画像に写っている苗の葉の部分に相当する領域を株毎に特定し、
前記算出部は株毎に指標値を算出する
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
植物の複数株の苗が植えられている培地を撮像する撮像部と、
該撮像部にて撮像された撮像画像に基づき検査を行なう請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検査装置と、
該検査装置における検査結果に基づき、前記培地から、前記複数株の苗を他の栽培パネルへ移植する移植部と
を備え、
前記移植部は、前記検査結果にて不良と判定された苗が植えられている苗床部を、前記培地から取り除く除去部を備える移植装置。
【請求項６】
植物の苗を撮像した撮像画像に基づいて前記苗の状態を検査する検査方法において、
前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定するステップ、
特定された外接円のサイズに基づき指標値を算出するステップ、及び
算出された指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定するステップ
を含む検査方法。
【請求項７】
コンピュータに、
植物の苗を撮像した撮像画像を取得するステップ、
前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定するステップ、
特定された外接円のサイズに基づき指標値を算出するステップ、及び
算出された指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定するステップ
を実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡易な方法で苗選別のための検査を行なう検査装置、移植装置、検査方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生育環境を制御して植物を育てる植物工場が規模の大小を問わず増加している。その中でも大規模の植物工場では、播種、芽出し、緑化、苗選別、育苗、苗移植、生育、及び収穫等の栽培の工程における作業の自動化が進められている。
【０００３】
苗選別の工程での自動化について、カメラで苗を撮像して得られる画像データに対して解析を行ない、良／不良を判別する種々の方法が提案されている。特許文献１に開示されている苗の選別では、苗の画像データから苗の重心高さを計算し、苗を回転させながら撮像された画像データから未成熟の苗を判別している。特許文献２では、栽培している植物の葉の状態（水分が足りているか否か）をその面積、葉の長さと幅との比、パターンマッチング、葉の重心の位置等によって判別することが開示されている。特許文献３では、植物の側面画像から葉の数及び長さを算出し、俯瞰画像から双葉夫々に合致する近似楕円を特定し、特定された近似楕円から葉の長さ及び幅を算出する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３７４７号公報
【特許文献２】特開２０１７−１８４６７３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０３８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１から３に開示されているように、植物の苗夫々の良／不良を判定するためには、苗を異なる方向からの撮像、苗を動かしながらの撮像等、特別な方法での撮像が必要になる。また、パターンマッチング等、より複雑な画像解析を行ない、高精度で判別する試みがなされている。
【０００６】
養液の補給、光源等を考慮すると、効率化するために複数の植物を平面的に並べて栽培するケースが多い。したがって、１つの株の中でも俯瞰画像又は側面画像内でも葉が重なって写っている場合、又は異なる株の葉が重なって写っている場合があり、複雑な画像解析を行なっても判別は困難な実情がある。１つずつ撮像するためには特許文献１に開示されているように１株だけ高さを変えたり回転させたりする機構が特別に必要になり、コストを要する。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、簡易な方法で苗選別のための検査を行なう検査装置、移植装置、検査方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る検査装置は、植物の苗を撮像した撮像画像に基づいて前記苗の状態を検査する検査装置において、前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定する特定部と、該特定部により特定された外接円のサイズに基づき指標値を算出する算出部と、該算出部によって算出した指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定する判定部とを備える。
【０００９】
本開示に係る検査装置は、前記算出部は、前記葉の部分に相当する領域の面積又は前記葉の部分に相当する領域の周囲長と、前記外接円のサイズとを用いて指標値を算出する。
【００１０】
本開示に係る検査装置は、前記算出部は、前記葉の部分の内、前記苗の茎部分を中心とし、前記外接円の半径よりも短い半径とする円形内の部分を除外して残る複数の部分間の面積比に基づき指標値を算出する。
【００１１】
本開示に係る検査装置は、前記撮像画像は、前記植物の複数株の苗を上方から撮像した画像であり、前記特定部は、前記撮像画像に写っている苗の葉の部分に相当する領域を株毎に特定し、前記算出部は株毎に指標値を算出する。
【００１２】
本開示に係る移植装置は、植物の複数株の苗が植えられている培地を撮像する撮像部と、該撮像部にて撮像された撮像画像に基づき検査を行なう前記に記載の検査装置と、該検査装置における検査結果に基づき、前記培地から、前記複数株の苗を他の栽培パネルへ移植する移植部とを備え、前記移植部は、前記検査結果にて不良と判定された苗が植えられている苗床部を、前記培地から取り除く除去部を備える。
【００１３】
本開示に係る検査方法は、植物の苗を撮像した撮像画像に基づいて前記苗の状態を検査する検査方法において、前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定するステップ、特定された外接円のサイズに基づき指標値を算出するステップ、及び算出された指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定するステップを含む。
【００１４】
本開示に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、植物の苗を撮像した撮像画像を取得するステップ、前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定するステップ、特定された外接円のサイズに基づき指標値を算出するステップ、及び算出された指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定するステップを実行させる。
【００１５】
本開示の一態様では、苗を撮像した撮像画像における苗の葉の部分の輪郭の外接円が特定され、外接円のサイズに基づいて良／不良の判定に用いられる指標値が算出される。個の構成により、外接円を特定するという比較的簡易な方法で得られる定量的な情報に基づいて良／不良の判定が可能である。
【００１６】
本開示の一態様では、外接円のサイズに加えて葉の部分に相当する領域の面積、又は葉の部分の領域の周囲長を加味して指標値が算出される。より緑化が十分に進んで葉の部分として認識され、且つ、十分に拡がった葉であることを示す面積、及び周囲長を用いて総合的に判定し、複雑な画像処理を行なわずとも精度を維持して判定することが可能になる。
【００１７】
本開示の一態様では、１株の苗における複数の葉どうしの葉の大きさ及び拡がりのバランスから良／不良が判定される。良好に生育している苗は、複数の葉がバランスよく拡がっていることから、複雑な画像処理を行なわずとも精度を維持して判定することが可能になる。
【００１８】
本開示の一態様では、複数の苗が植えられた状態を撮像した撮像画像から各苗について良／不良が判定される。苗を１株ずつ撮像することなく、複数の苗をまとめて撮像した撮像画像から、複数の苗夫々の状態を検査することが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本開示の検査装置による場合、苗を撮像した撮像画像から簡易な方法で苗選別のための検査を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】検査装置の外観の一例を示す模式図である。
【図３】検査装置の制御部による検査処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】検査処理の一例を示す模式図である。
【図５】検査処理の一例を示す模式図である。
【図６】実施の形態における制御部による検査処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態２における検査処理の一例を示す模式図である。
【図８】実施の形態３における移植装置の模式的斜視図である。
【図９】除去部の一例を示す図である。
【図１０】植物の移植元の培地の一例を示す斜視図である。
【図１１】培地、収容部、栽培パネル、及び移植アームを示す斜視図である。
【図１２】実施の形態３における移植装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態３における移植制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態３における移植制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１５】検査情報の内容例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、検査装置１の構成を示すブロック図である。検査装置１は、制御部１０、記憶部１１、撮像部１２、表示部１３、及び操作部１４を備える。
【００２３】
制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサを用いる。制御部１０は、記憶部１１に記憶してある検査プログラム１Ｐに基づいた各処理を実行することによって汎用コンピュータを検査装置１として機能させる。
【００２４】
記憶部１１はフラッシュメモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Disk）等の不揮発性記憶媒体を用いる。記憶部１１には検査プログラム１Ｐが記憶されているほか、制御部１０が処理の際に参照する情報を記憶する。
【００２５】
撮像部１２は、カメラモジュールを用いる。制御部１０は、撮像部１２へ静止画像の撮像を指示し、撮像部１２で撮像された静止画像を取得することができる。撮像部１２は撮像して得られる画像の画像データを記憶部１１に記憶して出力することができる。
【００２６】
表示部１３は、液晶パネル又は有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイ装置を用いる。表示部１３は、制御部１０の制御により操作画面を含むモニタ画面を出力する。
【００２７】
操作部１４は、ユーザの操作を受け付けるインタフェースであり、物理ボタン、ディスプレイ内蔵のタッチパネルデバイス等を用いる。操作部１４は、物理ボタンで操作を受け付けるか、又はタッチパネルにて表示部１３で表示している操作画面上で操作を受け付ける。
【００２８】
このように構成される検査装置１は、ウレタン製の矩形平板状の培地に植えられている複数の植物Ｐをその上方から撮像部１２で撮像して得られる静止画像に基づき、植物Ｐ夫々の状態を検査する。
【００２９】
図２は、検査装置１の外観の一例を示す模式図である。検査装置１は、筐体２０、載置台２１、及びフレーム２２を備えている。載置台２１には、検査対象の植物Ｐが複数収容されているパネルＤが載置される。載置台２１の周縁部の一箇所に立設されたＬ字状のフレーム２２の先端部に、撮像部１２が取り付けられており、載置台２１全体を撮像範囲とするように設定されている。フレーム２２には検査装置１の制御部１０、記憶部１１、表示部１３、及び操作部１４が収容された筐体２０が取り付けられており、制御部１０は撮像部１２とケーブルを介して接続されている。表示部１３及び操作部１４は筐体２０から露出するように収容されている。
【００３０】
なお検査装置１の態様は図２に示したものに限らず、例えばタブレット端末、スマートフォン等であってもよいし、カメラモジュールである撮像部１２と検査装置１の他の構成部とは無線により通信可能に構成されており、検査装置１は撮像部１２にて撮像された静止画像のデータを無線により取得して処理を行なってもよい。
【００３１】
図３は、検査装置１の制御部１０による検査処理の手順の一例を示すフローチャートである。制御部１０は、検査プログラム１Ｐに基づき、操作部１４にて例えば検査スタートの指示を受け付けた場合に、以下の処理を開始する。
【００３２】
制御部１０は、撮像部１２へ撮像を指示し（ステップＳ１０１）、撮像部１２から撮像画像を取得する（ステップＳ１０２）。制御部１０は、取得した撮像画像を複数の部分画像に分別し（ステップＳ１０３）、分別後の複数の部分画像を一つずつ選択する（ステップＳ１０４）。
【００３３】
制御部１０は、選択された部分画像の画素値分布に基づいて苗を１株ずつ特定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において制御部１０は、葉の部分の画素を抽出する。具体的に制御部１０は、部分画像の画素値を走査方向に順次参照し、所定の輝度、色味の画素を特定できた場合、特定した画素の周辺画素の画素値を参照して連続して葉の色として識別されるべき色の画素であるか否かを判定する。葉の色として識別されるべき色の画素であると判定された場合、制御部１０はその画素を最初に特定した画素と同一群に属する画素であると判断する。部分画像に対応する縦横マトリックス状の二値（０（ゼロ）又は１）のマップを作成し、同一群に属する画素であると判断された画素に相当する値を「１」に設定し、他の画素を「０」として葉に対応する画素群の画像中の座標を特定する。その他、葉の部分の画素の抽出方法は、これに限らない。
【００３４】
制御部１０は、特定された苗に相当する領域（画素群）の面積を１株毎に特定する（ステップＳ１０６）。制御部１０は、同一群に属する画素であるか否かを判定しながら画素数を計上することで面積を特定できる。制御部１０は、抽出された葉の部分の画素群の輪郭の長さ（周囲長）を苗毎に特定する（ステップＳ１０７）。輪郭についても制御部１０は、同一群に属する画素であるか否かを判定しながら輪郭に相当する画素の数を計上することで特定できる。
【００３５】
制御部１０は、１株の苗に相当する領域（画素群）の外接円を特定し（ステップＳ１０８）、その半径を算出する（ステップＳ１０９）。
【００３６】
制御部１０は、ステップＳ１０６で特定した面積、ステップＳ１０７で特定した周囲長、ステップＳ１０９で算出した外接円の半径を用いて指標値を株毎に算出する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０において制御部１０は例えば、面積、周囲長、及び半径を乗算して指標値を算出する。面積、周囲長及び半径に夫々重み係数を乗じてから乗算してもよい。
【００３７】
制御部１０は、ステップＳ１１０で算出した指標値、並びに、ステップＳ１０６で特定した面積、ステップＳ１０７で特定した周囲長、ステップＳ１０９で算出した外接円の半径が所定の条件を満たすか否かにより、各株に対して良／不良を判定する（ステップＳ１１１）。
【００３８】
ステップＳ１１１における所定の条件とは例えば、指標値が第１の閾値以上であって、第１の閾値よりも大きい第２の閾値未満であり、且つ、半径が第３の閾値以上であって、第３の閾値よりも大きい第４の閾値未満である等である。指標値の算出方法に応じて条件は異なり、記憶部１１に記憶されていればよい。指標値の算出方法及び所定の条件は、植物Ｐの種類に応じて異なるとよい。また良／不良の判定は、予め記憶してある第１から第４の閾値を用いた絶対評価ではなく、他の撮像画像、他の部分画像で算出された面積、周囲長、外接円半径等に対する標準偏差を利用した相対評価に基づいて行なってもよい。
【００３９】
制御部１０は、分別した複数の部分画像の全てについて検査処理を行なったか否かを判断し（ステップＳ１１２）、全てについて検査処理を行なっていないと判断された場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、処理をステップＳ１０４へ戻す。
【００４０】
全てについて検査処理を行なったと判断された場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、制御部１０は、判定結果を表示部１３に表示させ（ステップＳ１１３）、１回の撮像に対する検査処理を終了する。ステップＳ１１３において制御部１０は、表示部１３に株夫々を識別する情報（パネルＤ内における位置、番号等）と共に判別結果を表示させるとよい。
【００４１】
このようにして制御部１０は、ステップＳ１０１の外接円の特定処理によって特定部として機能し、ステップＳ１１０の指標値の算出処理によって算出部として機能し、ステップＳ１１１の判定処理によって判定部として機能する。
【００４２】
図４及び図５は、検査処理の一例を示す模式図である。図４は、撮像部１２から得られる撮像画像を線図にて示している。図５は、植物Ｐの苗に対して株毎に特定された外接円を太線で示し、算出された指標値を文字で示し、良／不良の判定結果を「Ｇ：良」及び「Ｂ：不良」の文字で示している。表示部１３には、図５に示すような判定結果を表示させてもよい。この場合、良／不良の判定結果は文字のみならず、色、網掛けの有無、又は点滅等の態様で表してもよい。
【００４３】
図５に示すように、指標値は低過ぎる場合も高過ぎる場合もいずれも「不良」と判定されている。実施の形態１では上述したように、指標値が第１の閾値以上であって、第１の閾値よりも大きい第２の閾値未満である場合に「良」と判定されるからである。半径はより小さい場合は「不良」と判定されやすく、面積は広い程「良」と判定されやすく、周囲長は長すぎると「不良」と判定されやすい等、夫々指標値に影響させるとよい。特定された面積、周囲長、半径夫々に対する閾値を設けて判定してもよい。
【００４４】
面積等による判定は従来も行なわれていたが、外接円を特定してその半径を指標値に加えることによって、簡易な方法で良／不良の判定が可能である。外接円を用いることで、より拡がっている葉を持つ株を良株として判定することが可能である。
【００４５】
なお制御部１０は、ステップＳ１１３において図５に示した外接円を重畳させたパネルＤの撮像画像を表示させるようにしてもよい。
【００４６】
上述の処理に用いられる撮像画像は、図２に示したようなフレーム２２に、真上からの画角及び撮像範囲が固定されて取り付けられている撮像部１２によって１回の撮像で取得される画像とした。しかしながらこれに限らず、斜め上方から撮像した撮像画像に対して処理を行なう構成としてもよい。例えば検査装置１がカメラモジュールを内蔵するタブレット端末であり、作業者が手動でタブレット端末を操作する場合には、固定された角度や撮像範囲での撮像は困難である。また、固定されていない又は可動式のフレーム２２にて異なる撮像角度、例えば敢えて斜め上方からの２つ以上の異なる角度で撮像した撮像画像を用いてもよい。制御部１０は、異なる角度で撮像した撮像画像夫々に対して図３のフローチャートに示した処理を行ない、指標値の平均値を算出してこれを使用して良／不良を判定してもよい。制御部１０は、一方の角度で撮像した撮像画像を用いて、他方の角度で撮像した撮像画像における葉夫々に対応する画素群を補正し、補正後の画素群に対して図３のフローチャートに示した処理手順を行なうようにしてもよい。
【００４７】
（実施の形態２）
実施の形態２の検査装置１の構成は、検査処理の詳細が異なる点以外のハードウェア構成は実施の形態１と同様であるので、共通する構成には実施の形態１と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４８】
図６は、実施の形態２における制御部１０による検査処理の手順の一例を示すフローチャートである。図６のフローチャートに示す処理手順の内、実施の形態１の図３のフローチャートに示した処理手順と共通する手順については同一のステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
実施の形態２において制御部１０は、外接円の半径を算出した後、株の中心となる座標を特定する（ステップＳ１２１）。ステップＳ１２１における株の中心の特定は種々の方法が考えられるが例えば、制御部１０は、２つの本葉の間の最も幅が狭い箇所を中心として特定してもよいし、株が植えられているパネルＤの培地の孔を特定してこれを中心としてもよい。外接円の中心と同心としてもよい。
【００５０】
制御部１０は、特定された中心を同心とする円形状の株中心に相当するマスク画像を作成する（ステップＳ１２２）。マスク画像の半径は、ステップＳ１０９で算出した外接円の半径に対して所定の割合（例えば４０％）の大きさとする。
【００５１】
制御部１０は、ステップＳ１２２で作成したマスク画像により、Ｓ１０５で特定した同一の株に相当する画素群を２つに分別し、分別された画素群間のバランスを算出する（ステップＳ１２３）。ステップＳ１２３において具体的に制御部１０は、ステップＳ１０５で特定された一連の画素群の内、マスク画像と重複しない画素を抽出して、夫々連続する画素をグループ化する。制御部１０は、グループ化された画素群の内、画素数が多い順に２つのグループを選択し、選択したグループ間の面積（画素数）比を算出する。これにより、２つの本葉の大きさのバランスに相当する数値を算出することができる。
【００５２】
制御部１０は、ステップＳ１２３で算出したバランスを加味して指標値を算出し（Ｓ１１０）、処理を次のステップへ進める。なお指標値の算出は例えば以下のように行なわれる。面積、半径、及び周囲長等は、撮像画像におけるピクセル単位、ミリ単位等任意の単位で表されてよい。
指標値＝（面積×外接円の半径×バランス）
【００５３】
図７は、実施の形態２における検査処理の一例を示す模式図である。図７は、実施の形態１で示した図４の撮像画像に対し、植物Ｐの株夫々に対して特定された外接円を太線で示し、マスク画像をハッチングにて示している。また図７では、算出されたバランス及び指標値を文字で示し、良／不良の判定結果を「Ｇ：良」及び「Ｂ：不良」の文字で示している。図５に示した例と比較すると、最左列の上の株は「不良」と判定され、最左列の下の株は「良」と判定され、最右列の下の株は「不良」と判定されている。バランスの良し悪しにより、２つの本葉に分かれて拡がっている株が良と判断される。
【００５４】
実施の形態１及び２に示した判定方法は、指標値の算出方法及び指標値に対する所定の条件を調整することで簡易に、且つ、より精度よく良／不良を判定させることが可能になる。
【００５５】
（実施の形態３）
実施の形態３では、検査装置１の機能を備える移植装置の例を挙げて説明する。図８は、実施の形態３における移植装置３の模式的斜視図である。以下の説明では、図８の矢符により示す上下、前後、及び左右を使用する。
【００５６】
移植装置３は、移植部３００及び検査部１００を備える。移植部３００は、栽培パネルＴを保持するフレーム２５、培地の収容部４０を移送する移送部４、移植アーム５０を駆動する移植アーム駆動部５、収容部４０の移送及び移植アーム５０の駆動を指示する移植制御部３０（図８では外箱を示す）を備える。
【００５７】
フレーム２５は、複数の支柱と、支柱間を連結する複数の横架材とから構成される。フレーム２５の中央部の所定の高さに、ガイドフレームが前後及び左右方向に沿って架設されている。栽培パネルＴは、ガイドフレームに取り付け及び取り外しが可能に固定されている。栽培パネルＴについては詳細を後述する。
【００５８】
移植アーム駆動部５は、栽培パネルＴの下方にあって移植アーム５０、支持台５１、駆動部５２、走行ガイド５３及び左右方向ガイド５４を備える。走行ガイド５３はフレーム２５の下部に前後方向に架設されている。走行ガイド５３の架設位置は、栽培パネルＴの下である。走行ガイド５３には、支持台５１が走行可能に取り付けられている。支持台５１には駆動部５２が設けられており、駆動部５２には移植アーム５０が取り付けられている。走行ガイド５３は、左右方向ガイド５４に沿って左右方向に動くことが可能に構成されている。これにより移植アーム５０は、栽培パネルＴの下方にて栽培パネルＴの全ての孔Ｔ１の下部へ移動することが可能である。移植アーム５０は、駆動部５２の動作によって支持台５１に対して上昇することが可能であり、移植アーム５０の先端部に設けられている移植ハンド５５は、栽培パネルＴよりも低い初期位置と、栽培パネルＴの孔Ｔ１を貫通して栽培パネルＴよりも高い上昇位置との間で昇降可能である。
【００５９】
なお移植アーム５０には、除去部５６が設けられている。除去部５６は、移植アーム５０の移植ハンド５５が栽培パネルＴよりも低い位置にある際に、移植ハンド５５に掴持されていた苗床部を除去する機構である。図９は、除去部５６の一例を示す図である。図９Ａでは、除去部５６は例えばエアノズルであって、移植アーム駆動部５を介して移植ハンド５５が掴持を解除した状態にエアを吹きかけ、苗床部をフレーム２５の下に設置された除去皿（図示せず）に飛ばしてもよい。図９Ｂでは、除去部５６は栽培パネルＴと略同一高さに栽培パネルＴに隣接するようにして、栽培パネルＴと略平行に設けられたＵ字板状のハンドである。この場合、ハンドの内寸は栽培パネルＴの孔Ｔ１の縮径部分と略同寸であって、移植アーム駆動部５は移植アーム５０の移植ハンド５５を除去部のハンドの位置に移動させ、上下に移動させて移植ハンド５５に掴持されていた苗床部を除去するようにしてもよい。
【００６０】
移送部４は、栽培パネルＴの上方にあって、収容部４０、左右方向ガイド４１、及び前後方向ガイド４２を備える。前後方向ガイド４２は、栽培パネルＴの上部中央後側の位置に、前後方向に架設されている。前後方向ガイド４２には、左右方向に延びる左右方向ガイド４１が取り付けられている。左右方向ガイド４１の前面には、矩形枠状の収容部４０の一長辺側が取り付けられている。これにより収容部４０は、左右方向ガイド４１が前後方向ガイド４２における最前に位置する培地の受け渡し位置を基準として、左右方向ガイド４１に沿って左右方向に移動し、更に左右方向ガイド４１と共に前後方向ガイド４２に沿って前後方向に移動することが可能である。
【００６１】
移植装置３における培地から栽培パネルへの植物Ｐの移植について、図１０及び図１１を参照して概要を述べる。図１０は、植物の移植元の培地Ｂの一例を示す斜視図であり、図１１は、培地Ｂ、収容部４０、栽培パネルＴ、及び移植アーム５０を示す斜視図である。なお培地Ｂ、収容部４０、栽培パネルＴ及び移植アーム５０はあくまで例示であってこれに限定されない。
【００６２】
培地Ｂは例えばウレタン製であって図１０に示すように矩形平板状をなす。培地Ｂは縦横各複数列に並ぶ複数の苗床部に区分されている。複数の苗床部は夫々、各辺の中央部で隣接する苗床部と連結部Ｂ２を介して連結している。培地Ｂの一面には、苗床部の夫々に、植物Ｐを育苗するための１つの孔Ｂ１が設けられている。
【００６３】
収容部４０は、矩形枠と縦横各複数列に並ぶ孔が設けられた底板とを有しており、培地Ｂが収まるようにしてある。収容部４０の底板に設けられた孔の大きさ及び数は、使用される培地Ｂの苗床部の大きさ及び分割数に対応している。収容部４０は、培地Ｂの種類に応じて交換可能にしてある。
【００６４】
ホルダ４０１は、金属等の強度のある材料から形成され、縦横各複数列に並ぶ孔が設けられた板部の一面側に保持ピンを設けて構成されている。板部の孔は、培地Ｂの苗床部の大きさ及び分割数に対応している。保持ピンは、板部の孔の間に、培地Ｂの切れ目の苗床部の角部に相当する箇所に挿入される位置に設けられている。ホルダ４０１は、保持ピンを下に向けて、培地Ｂの上面からその切れ目に挿入させた状態で培地Ｂと共に収容部４０に収容される。
【００６５】
栽培パネルＴは例えば発砲スチロール製であって矩形平板状をなす。栽培パネルＴには、複数の孔Ｔ１が縦横に並べて設けられている。各孔Ｔ１は円形であって、パネルの一面側から約半分の深さに至るまではテーパ状に縮径されている。孔Ｔ１間の間隔は植物Ｐの種類に応じて生育に適した間隔となるように設計される。
【００６６】
移植装置３により、培地Ｂから栽培パネルＴへ植物Ｐが１株ずつ移植される工程について図１１を参照して説明する。作業者によって設置された培地Ｂはホルダ４０１と共に収容部４０に収容され、収容部４０が移植部３００の制御によって栽培パネルＴの上方を前後左右に移動する。移植アーム５０の支持台５１は、移植部３００の制御により栽培パネルＴの下方を前後左右に移動する。培地Ｂの苗床部が栽培パネルＴにおける空き孔Ｔ１の真上の位置に存在するとき、移植部３００は移植アーム５０がその真下に位置するように支持台５１を移動させる。続けて移植部３００は、移植アーム５０の先端部の移植ハンド５５が上昇位置へ上昇するように駆動部５２を動作させる。移植アーム５０が移植ハンド５５ごと、空いている孔Ｔ１及び収容部４０の底板の孔を貫通し、移植ハンド５５が培地Ｂへ到達する上昇位置へ上昇すると、移植ハンド５５は培地Ｂの苗床部の１つを掴持する。このとき移植部３００は移植アーム５０を下降させる。移植ハンド５５に掴持された苗床部は、移植アーム５０と共に下降することによって連結部Ｂ２が破断され、更に下降して栽培パネルＴの孔Ｔ１に入り、孔Ｔ１の縮径された部分で保持される。移植部３００は、苗床部が孔Ｔ１に保持されたところで移植ハンド５５による掴持を解除し、更に移植アーム５０は下降して移植ハンド５５は初期位置に戻る。このように、移植部３００の指示によって収容部４０、支持台５１及び移植アーム５０が前後左右及び上下に移動することで、培地Ｂの苗床部が栽培パネルＴへ移植される。
【００６７】
図１２は、実施の形態３における移植装置３の内部構成を示すブロック図である。移植装置３を構成する移植部３００は、移送部４及び移植アーム駆動部５と、これらを制御する移植制御部３０とで構成されている。移植制御部３０は、プログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller ）である。移植制御部３０は、マイクロプロセッサである制御部３１と、フラッシュメモリ等を用いた記憶部３２と、通信部３３と、移送部４及び移植アーム駆動部５と接続される入出力インタフェース３４とを備える。
【００６８】
制御部３１は、記憶部３２に予め記憶されてある移植プログラム３Ｐに基づき、移送部４へ収容部４０の移動及び停止を指示する。更に制御部３１は、移植アーム駆動部５へ移植アーム５０の支持台５１の前後左右移動及び停止、及び移植アーム５０の上下駆動を指示する。
【００６９】
記憶部３２には、上述の移植プログラム３Ｐが記憶されている。移植プログラム３Ｐには、移植装置３に載置される栽培パネルＴの孔Ｔ１の数及び大きさ、並びに収容部４０に収容される培地Ｂの苗床部の分割数に応じた移植手順が組み込まれている。例えば１つの培地Ｂから３枚等の複数の栽培パネルＴへの移植手順が組み込まれている。
【００７０】
移植プログラム３Ｐは、制御部３１による制御を実行させるプログラムである。移植プログラム３Ｐは記憶部３２に予め記憶されているか、又は制御部３１に組み込まれる。移植プログラム３Ｐは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体３７に記録されている態様でもよい。記憶部３２は、図示しない読出装置によって記録媒体３７から読み出された移植プログラム３８を記憶する。記録媒体３７は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＢＤ等の光ディスク、ハードディスク等の磁気ディスク、半導体メモリ等である。また図示しない公衆通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから移植プログラム３８をダウンロードし、記憶部３２に記憶させてもよい。
【００７１】
通信部３３は、Bluetooth （登録商標）若しくはWi-Fi 等の近距離無線通信により通信を実現する通信モジュールである。通信部３３は無線に限らず、ＬＡＮ、ＵＳＢケーブル等を用いた有線による通信を実現するものであってもよい。制御部３１は、通信部３３により検査部１００から送信される検査結果を受信することが可能である。
【００７２】
移植装置３を構成する検査部１００は、実施の形態１又は２に示した検査装置１と同様に、制御部１０、記憶部１１、撮像部１２、表示部１３、操作部１４及び通信部１５を備える。記憶部１１、撮像部１２、表示部１３及び操作部１４の構成は、実施の形態１における検査装置１の内部構成と同様であるので同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７３】
検査部１００の通信部１５は、移植部３００の通信部３３と対応する通信を実現する通信モジュールである。通信部１５は、通信部３３へ向けて情報を送信することができれば通信規格、有線又は無線は問わない。
【００７４】
検査部１００の制御部１０は、記憶部１１に記憶されている検査プログラム１Ｐに基づいて実施の形態１又は２で説明した検査処理を実行する。制御部１０は、検査によって得られる良／不良の判定結果を、培地Ｂに植えられている複数の植物の株を夫々識別する識別情報（番号）と対応付けて、通信部１５から移植制御部３０へ送信する。
【００７５】
このように構成される検査部１００を備えた移植装置３による植物Ｐの移植制御について詳細を説明する。図１３及び図１４は、実施の形態３における移植制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。図１３に検査部１００における処理手順を示す。移植制御の処理は、作業者が培地Ｂを収容部４０内にホルダ４０１と共に収容させ、操作部１４にて例えば検査スタートのボタンを押下した場合に開始される。なお以下に示す処理手順では、検査部１００による処理として実施の形態１に示した検査処理を採用する。図１３のフローチャートにおける検査部１００の処理手順の内、実施の形態１の図３のフローチャートに示した処理手順と共通する手順については同一のステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
【００７６】
制御部１０は、ステップＳ１０２にて培地Ｂ全体を撮像した撮像画像を撮像部１２から取得すると（Ｓ１０２）、培地Ｂに対する検査結果を示す検査情報を作成する（ステップＳ１３１）。
【００７７】
制御部１０は、ステップＳ１０３にて複数の部分画像に分別するが、１２行２５列で構成される培地Ｂに対しては例えば４行５列毎の部分画像に分別する（Ｓ１０３）。制御部１０はステップＳ１０４において部分画像を端から順に１つずつ選択する（Ｓ１０４）。
【００７８】
制御部１０は、ステップＳ１１１における判定結果に基づき、ステップＳ１３１で作成した検査情報を更新する（ステップＳ１３２）。図１５は、検査情報の内容例を示す図である。検査情報は図１５に示すように、培地Ｂの苗床部の縦横の配列に対応する「良：１」又は「不良：０」の二値の行列で表されてもよいし、苗床部の培地Ｂ上の所定の順序（端からジグザグ状に進む順序）に対応付けた二値群であってもよい。
【００７９】
制御部１０は、ステップＳ１１２にて全部分画像を処理したと判断された場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、全部分画像に基づいて更新された検査情報に基づき、移植を行なうべきか否かを判断する（ステップＳ１３３）。ステップＳ１３３において制御部１０は、検査情報に含まれる各株についての判定結果に基づき、培地Ｂ全体で株が小さく、良と判定された株が所定の割合未満である場合には、育苗期間を延長して移植は待機と判断する。
【００８０】
ステップＳ１３３にて移植を行なうべきと判断された場合（Ｓ１３３：ＹＥＳ）、制御部１０は、検査情報を通信部１５から移植制御部３０へ送信し（ステップＳ１３４）、検査部１００での処理を終了する。
【００８１】
ステップＳ１３３にて移植を行なうべきでないと判断された場合（Ｓ１３３：ＮＯ）、制御部１０は、表示部１３に移植は待機して育苗を行なうべき旨のメッセージを表示させ（ステップＳ１３５）、検査部１００での処理を終了する。
【００８２】
次に、図１４にて移植制御部３０における処理手順を示す。移植制御部３０では、収容部４０に収容されている培地Ｂの検査情報を通信部３３により受信すると（ステップＳ３０１）、制御部３１は、培地Ｂの苗床部を端から順に選択する（ステップＳ３０２）。制御部３１は、選択した苗床部に対応する株の検査結果を検査情報から参照し（ステップＳ３０３）、良／不良を判断する（ステップＳ３０４）。
【００８３】
制御部３１は、良と判断された場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、ステップＳ３０２で選択した苗床部に対応する移植先の栽培パネルＴの孔Ｔ１を順に選択する（ステップＳ３０５）。制御部３１は、選択した苗床部及び選択した孔Ｔ１夫々に対応する位置に収容部４０及び移植アーム５０を移動させるべく、移送部４及び移植アーム駆動部５へ移動を指示し（ステップＳ３０６）、移植アーム駆動部５へ移植を指示する（ステップＳ３０７）。
【００８４】
制御部３１は、培地Ｂの全ての苗床部を選択したか否かを判断し（ステップＳ３０８）、全ての苗床部を選択していないと判断した場合（Ｓ３０８：ＮＯ）、処理をステップＳ３０２へ戻す。
【００８５】
ステップＳ３０４で不良と判断された場合（Ｓ３０４：ＮＯ）、制御部３１は、選択した苗床部への収容部４０及び移植アーム５０の移動を移送部４及び移植アーム駆動部５へ指示する（ステップＳ３０９）。制御部３１は、除去部での除去を移植アーム駆動部５へ指示し（ステップＳ３１０）、処理をステップＳ３０８へ進める。
【００８６】
ステップＳ３０８にて全ての苗床部を選択したと判断された場合（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、制御部３１は、培地Ｂについての移植処理を終了する。
【００８７】
これにより、検査部１００による検査結果を用いた自動移植が実現される。不良と判定された株が収容されている苗床部は除去部で除去されながら、苗床部が培地Ｂから順次破断され、培地Ｂに苗床部を残すことなく自動移植を行なうことができる。なお制御部３１は、途中で栽培パネルＴの孔Ｔ１が全て埋まった場合、栽培パネルＴの交換を促すメッセージを図示しない液晶パネルへ表示するか又は図示しないスピーカから警告音等を出力するとよい。交換を促すメッセージを、検査部１００の表示部１３にて表示させるように情報を通信部３３から送信するようにしてもよい。
【００８８】
なお、上述のように開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８９】
１  検査装置
１００  検査部
１０  制御部
１２  撮像部
３  移植装置
３００  移植部
３０  移植制御部
３１  制御部
４  移送部
４０  収容部
５  移植アーム駆動部
５０  移植アーム
５６  除去部
Ｂ  培地
Ｐ  植物
１Ｐ  検査プログラム
【図１】
2019216656.tif 000003
【図２】
2019216656.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月12日(2019.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の苗を撮像した撮像画像に基づいて前記苗の状態を検査する検査装置において、
前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定する特定部と、
該特定部により特定された外接円のサイズに基づき指標値を算出する算出部と、
該算出部によって算出した指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定する判定部と
を備え、
前記算出部は、前記葉の部分に相当する領域の面積又は前記葉の部分に相当する領域の周囲長と、前記外接円のサイズとを用いて指標値を算出する、検査装置。
【請求項２】
植物の苗を撮像した撮像画像に基づいて前記苗の状態を検査する検査装置において、
前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定する特定部と、
該特定部により特定された外接円のサイズに基づき指標値を算出する算出部と、
該算出部によって算出した指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定する判定部と
を備え、
前記算出部は、前記葉の部分の内、前記苗の茎部分を中心とし、前記外接円の半径よりも短い半径とする円形内の部分を除外して残る複数の部分間の面積比に基づき指標値を算出する、検査装置。
【請求項３】
前記撮像画像は、前記植物の複数株の苗を上方から撮像した画像であり、
前記特定部は、前記撮像画像に写っている苗の葉の部分に相当する領域を株毎に特定し、
前記算出部は株毎に指標値を算出する、
請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
植物の複数株の苗が植えられている培地を撮像する撮像部と、
該撮像部にて撮像された撮像画像に基づき検査を行なう請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検査装置と、
該検査装置における検査結果に基づき、前記培地から、前記複数株の苗を他の栽培パネルへ移植する移植部と
を備え、
前記移植部は、前記検査結果にて不良と判定された苗が植えられている苗床部を、前記培地から取り除く除去部を備える移植装置。
【請求項５】
植物の苗を撮像した撮像画像に基づいて前記苗の状態を検査する検査方法において、
前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定するステップ、
前記葉の部分に相当する領域の面積又は前記葉の部分に相当する領域の周囲長と、特定された外接円のサイズとを用いて指標値を算出するステップ、及び
算出された指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定するステップ
を含む検査方法。
【請求項６】
植物の苗を撮像した撮像画像に基づいて前記苗の状態を検査する検査方法において、
前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定するステップ、
前記葉の部分の内、前記苗の茎部分を中心とし、特定された外接円の半径よりも短い半径とする円形内の部分を除外して残る複数の部分間の面積比に基づき指標値を算出するステップ、及び
算出された指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定するステップ
を含む検査方法。
【請求項７】
コンピュータに、
植物の苗を撮像した撮像画像を取得するステップ、
前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定するステップ、
前記葉の部分に相当する領域の面積又は前記葉の部分に相当する領域の周囲長と、特定された外接円のサイズとを用いて指標値を算出するステップ、及び
算出された指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定するステップ
を実行させるコンピュータプログラム。
【請求項８】
コンピュータに、
植物の苗を撮像した撮像画像を取得するステップ、
前記撮像画像における前記苗の葉の部分の輪郭の外接円を特定するステップ、
前記葉の部分の内、前記苗の茎部分を中心とし、特定された外接円の半径よりも短い半径とする円形内の部分を除外して残る複数の部分間の面積比に基づき指標値を算出するステップ、及び
算出された指標値に基づき、前記苗の良／不良を判定するステップ
を実行させるコンピュータプログラム。