(57)【要約】  植物体の生育状態をより精度よく推定する。生育状態推定装置は、植物体を撮影した撮影画像を、該植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を推定する推定手段と、を備える。
2016017150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物体を撮影した撮影画像を、該植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割する分割手段と、
前記分割手段によって分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を推定する推定手段と、を備えることを特徴とする生育状態推定装置。
【請求項２】
前記分割手段は、前記撮影画像に含まれる植物体の部位のうち、伸長量がより大きい部位と、伸長量がより小さい部位とが異なる領域に属するように、前記撮影画像を前記複数の分割領域に分割する、ことを特徴とする請求項１に記載の生育状態推定装置。
【請求項３】
前記撮影画像は、前記植物体の略鉛直面投影画像であり、
前記分割手段は、前記撮影画像を天側の領域と地側の領域とに分割する、ことを特徴とする請求項２に記載の生育状態推定装置。
【請求項４】
前記撮影画像は、前記植物体の略水平面投影画像であり、
前記分割手段は、前記撮影画像を、前記植物体の主茎を略中心とした所定の輪状の線の内側の領域と、外側の領域とに分割する、ことを特徴とする請求項２に記載の生育状態推定装置。
【請求項５】
前記撮影画像を分割する際の分割基準を設定する設定手段を更に備え、
前記分割手段は、前記設定手段が設定した前記分割基準に従って、前記撮影画像を前記複数の分割領域に分割する、ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の生育状態推定装置。
【請求項６】
前記設定手段は、前記撮影画像を示す第１の撮影画像データと、該撮影画像が撮影された時刻より前に撮影された撮影画像を示す第２の撮影画像データとを用いて、前記植物体の１または複数の所定のポイントにおける移動量を、該所定のポイントごとに算出し、算出した複数の移動量を用いて、前記分割基準を設定する、ことを特徴とする請求項５に記載の生育状態推定装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載された生育状態推定装置と、
前記植物体を撮影し、撮影画像を前記分割手段に供給する撮像装置と、を備えることを特徴とする植物生育観測システム。
【請求項８】
植物体を撮影した撮影画像を、該植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割し、
前記分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出し、
前記算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を推定する、ことを特徴とする生育状態推定方法。
【請求項９】
植物体を撮影し、
撮影した撮影画像を示す撮影画像データを受信し、
前記受信した撮影画像データにより表される前記撮影画像を、前記植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割し、
前記分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出し、
前記算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を示す生育指標を推定する、ことを特徴とする生育指標推定方法。
【請求項１０】
植物体を撮影した撮影画像を、該植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割する処理と、
前記分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出する処理と、
前記算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を推定する処理と、をコンピュータに実行させるプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生育状態推定装置、植物生育観測システム、生育状態推定方法、生育指標推定方法および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物体の生育状態は、これまで農家などの栽培管理者による勘や経験によって、判断されていた。しかし近年、ＩＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）化等によって、植物体の生育状態を推定する方法が提案されている。【０００３】
特許文献１には、植物体を撮像した画像から、植物体の画像領域のみを抽出し、抽出された画像領域から複数の画像特徴量の抽出後、当該画像特徴量を用いて植物体の生体重を推定する方法が記載されている。【０００４】
特許文献２には、植物の成長過程において、植物の成長に応じた分類をする複数の段階が設けられており、成長の段階に合わせてそれぞれ設定された検出対象に含まれる植物の状態から、植物の成長度合いを検出する装置が記載されている。【０００５】
非特許文献１には、植物体を撮影した画像に対して、植物体領域のみを抽出し、抽出した植物体領域の画像における画素数をカウントすることにより投影面積と投影面積比を算出し、この投影面積変化に基づいて給液制御を行うシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２０８８３９号公報
【特許文献２】特開２０１３−５７２５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】大政謙次編著、「農業・環境分野における先端的画像情報利用」−ファイトイメージングからリモートセンシングまで−、社団法人  農業電化協会、２００７年２月、ｐｐ．２４−２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
植物体は部位によって生育の特性が異なる。しかし、非特許文献１に記載の技術では、植物体全体の画像を用いて投影面積を算出しているため、該植物体の生育による投影面積の増加と、しおれによる投影面積の減少とが同時に発生した場合、このしおれによる投影面積の減少が検出されない可能性がある。よって、非特許文献１に記載のシステムでは、しおれが発生しているという判断の遅れにより、給液のタイミングが遅れて植物体を枯らしてしまう可能性がある。【０００９】
また、特許文献１に記載の技術では、植物体全体の画像領域から抽出した複数の画像特徴量を用いて生体重を推定している。しかしながら、植物体の新芽が多い部位と古い葉が多い部位とではテクスチャが異なるため、これらを混在させて生体重を推定すると推定精度が低くなる可能性がある。【００１０】
また、特許文献２に記載の技術では、管理対象の植物体の葉、茎、花、実、根等の夫々の状態を、期待される成長度合いと比較し、葉、茎、花、実、根等の夫々の状態によって育成状況を判定している。しかしながら、特許文献２に記載の技術では、１つの植物体において、成長度合いが大きい部位と小さい部位とが混在する場合を考慮していないため、該植物体の育成状態の推定精度が低くなる可能性がある。【００１１】
本発明は上記の問題に着目してなされたもので、その目的は、植物体の生育状態をより精度よく推定することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様に係る生育状態推定装置は、植物体を撮影した撮影画像を、該植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を推定する推定手段と、を備える。【００１３】
また、本発明の一態様に係る植物生育観測システムは、上記生育状態推定装置と、植物体を撮影し、撮影画像を上記生育状態推定装置の分割手段に供給する撮像装置と、を備える。【００１４】
また、本発明の一態様に係る生育状態推定方法は、植物体を撮影した撮影画像を、該植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割し、前記分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出し、前記算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を推定する。【００１５】
また、本発明の一態様に係る生育指標推定方法は、植物体を撮影し、撮影した撮影画像を示す撮影画像データを受信し、前記受信した撮影画像データにより表される前記撮影画像を、前記植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割し、前記分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出し、前記算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を示す生育指標を推定する。【００１６】
なお、上記生育状態推定装置、上記植物生育観測システム、生育状態推定方法または生育指標推定方法を、コンピュータによって実現するコンピュータプログラム、およびそのコンピュータプログラムが格納されている、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体も、本発明の範疇に含まれる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、植物体の生育状態をより精度よく推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る植物生育観測システムの構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る植物生育観測システムにおける植物生育観測装置および記憶装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る植物生育観測システムの植物生育観測装置における生育指標推定処理の流れの一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る植物生育観測システムの構成の一例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る植物生育観測システムの植物生育観測装置における生育指標推定処理の流れの一例を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る植物生育観測システムにおける植物生育観測装置および記憶装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る植物生育観測システムにおける植物生育観測装置および記憶装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る植物生育観測システムの植物生育観測装置における生育指標推定処理の流れの一例を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る生育状態推定装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図１０】本発明の各実施形態に係る植物生育観測装置、生育状態推定装置および記憶装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１１】実施例の統計量の算出結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１の実施の形態に係る植物生育観測システム１の構成の一例を示す図である。図１に示す通り、本実施の形態に係る植物生育観測システム１は、植物体１０００の生育を観測するシステムである。図１に示す通り、植物生育観測システム１は、撮像装置２０００と、植物生育観測装置（生育状態推定装置）３０００と、記憶装置４０００と、表示装置５０００とを備えている。
【００２０】
植物体１０００は、植物体支持部材１１００によって支持されている。植物体１０００の一例として、鉢植えの植物やプランターに植えられた植物が挙げられるが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
【００２１】
各装置は、例えばＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）ケーブル等を用いて互いに接続されている。なお、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、各装置は、互いに無線ＬＡＮに接続する構成であってもよい。
【００２２】
撮像装置２０００は、観測の対象となる植物体１０００を撮影する装置である。撮像装置２０００は、例えば、植物体１０００の動きが観察できる程度の画素数の画像データを出力可能な、一般的なデジタルカメラやウェブカメラ等によって実現される。撮像装置２０００は、例えば、出力画素数が１９２０×１０８０ピクセルの、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサを備えたウェブカメラ等で実現されるが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。撮像装置２０００は、撮影した植物体１０００の画像を示す画像データ（撮影画像データ）を、植物生育観測装置３０００に送信する。
【００２３】
本実施の形態に係る撮像装置２０００は、図１に示す通り、植物体１０００を水平面に略平行な方向（横方向）から撮影する。よって、撮像装置２０００が撮影する撮影画像は、植物体１０００を略鉛直面に向けて投影した画像であり、撮像装置２０００が出力する撮影画像データは、植物体１０００の略鉛直面投影画像データとなる。
【００２４】
植物生育観測装置３０００は、撮像装置２０００から、撮影画像データを受信する。植物生育観測装置３０００は、受信した撮影画像データを用いて、植物体１０００の生育指標を推定する。ここで、生育指標とは、植物体１０００の生育状態を指標化したものである。生育指標とは、例えば、植物体１０００の高さ、葉面積、生体重、花の数、果実の数、果実の大きさ、伸長速度、しおれ、光合成速度、植物体１０００に給水すべきか否か、いつ給水すべきか、収穫までの残り日数、実の糖度等、である。生育指標は、植物生育観測システム１の利用者が、植物体１０００の生育状態を理解しやすい情報であることが好ましい。また、生育指標は、上述した植物体１０００の生育状態を定量化したものであってもよい。植物生育観測装置３０００の具体的な機能構成については、図面を変えて説明を行う。
【００２５】
なお、植物生育観測装置３０００が、植物体１０００の生育指標を推定する時間間隔は、特に限定されない。しかし、上記時間間隔が短すぎると、推定した生育指標のデータ量が多くなり、長すぎると推定した生育指標の精度が低下する可能性がある。よって、植物生育観測装置３０００は、植物体１０００の生育速度を考慮し、例えば、１０分間隔で上記生育指標を推定する処理を行うことが望ましい。
【００２６】
記憶装置４０００は、植物生育観測装置３０００から供給されたデータを格納する装置である。本実施の形態では、記憶装置４０００は、植物生育観測装置３０００とは別個の構成として説明するが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。記憶装置４０００は、植物生育観測装置３０００に内蔵されるものであってもよい。記憶装置４０００が格納するデータについては、図面を変えて説明する。
【００２７】
表示装置５０００は、植物生育観測装置３０００の処理結果や撮像装置２０００が撮影した画像データを表示する手段である。
【００２８】
（植物生育観測装置３０００の構成）
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る植物生育観測装置３０００の機能構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る植物生育観測システム１における植物生育観測装置３０００および記憶装置４０００の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。図２に示す通り、植物生育観測装置３０００は、植物体領域抽出部３１００と、領域分割部３２００と、統計量算出部３３００と、生育指標推定部３４００とを備えている。なお、図２においてブロック間を結ぶ矢印は、付された符号によって示されるデータの流れる向きを説明するために付されたものであり、このブロック間でその他のデータや信号がやり取りされてもよいことは言うまでもない。また、以降に説明する他の実施の形態においても、同様に、ブロック間を結ぶ矢印は、付された符号によって示されるデータの流れる向きを説明するために付されたものであり、このブロック間のデータや信号を限定するものではない。
【００２９】
（植物体領域抽出部３１００）
植物体領域抽出部３１００は、撮像装置２０００から、撮影画像データを受信する。なお、上述したとおり、植物生育観測装置３０００は、所定の間隔（例えば、１０分間隔）で生育指標を推定する処理を行うため、撮像装置２０００から受信する撮影画像データも上記間隔と同様の間隔で受信することが好ましい。
【００３０】
植物体領域抽出部３１００は、受信した撮影画像データにより表される撮影画像から、植物体の領域（植物体領域とも呼ぶ）を抽出する。具体的には、植物体領域抽出部３１００は、色情報を用いて、上記撮影画像を、植物体領域とその他の領域とに区別し、上記植物体領域に区別された領域を撮影画像から抽出する。植物体１０００は、例えば、緑、黄、および赤であることが多い。したがって、植物体領域抽出部３１００は、上記抽出処理にこのような色の情報を他の色の情報と区別することで、上記植物体領域を抽出することが好ましい。なお、植物体領域抽出部３１００が行う植物体領域の抽出処理は、特に限定されず、一般的な方法を用いるとするため、本実施の形態では説明を省略する。
【００３１】
そして、植物体領域抽出部３１００は、抽出した植物体領域からなる画像（植物体画像）を示す画像データ（植物体画像データＲ）を生成し、当該植物体画像データＲを、領域分割部３２００に供給する。
【００３２】
なお、植物体領域抽出部３１００は、撮像装置２０００から所定の間隔で撮影画像データが送信されてくる場合、該撮影画像データの受信をトリガに、植物体画像データＲを生成する処理を行ってもよい。
【００３３】
また、植物体領域抽出部３１００は、撮像装置２０００から受信した撮影画像データを、記憶装置４０００の画像記憶部４１００に格納する。なお、撮像装置２０００は、撮影画像データを、植物生育観測装置３０００を介さずに、直接記憶装置４０００に格納する構成であってもよい。また、植物体領域抽出部３１００は、生成した植物体画像データＲを記憶装置４０００の画像記憶部４１００に格納してもよい。
【００３４】
（領域分割部３２００）
領域分割部３２００は、植物体領域抽出部３１００から供給された植物体画像データＲを受信する。領域分割部３２００は、分割基準記憶部４２００を参照し、該分割基準記憶部４２００に格納された所定の分割基準に従って、植物体画像データＲにより表される植物体画像を２つの領域に分割する。ここで、所定の分割基準とは、植物体画像を分割する際の割合等の、分割の基準を示すものである。分割基準は、植物体の生育特性に基づいて予め登録されたものである。分割基準記憶部４２００に格納される所定の分割基準についての詳細は後述する。そして、領域分割部３２００は、分割した植物体画像の２つの分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなるデータ（分割画像データＤ−１、分割画像データＤ−２）を生成する。
【００３５】
領域分割部３２００は、植物体画像データＲにより表される植物体画像を分割することによって生成した分割画像データ（分割画像データＤ−１および分割画像データＤ−２）を統計量算出部３３００に、供給する。
【００３６】
なお、本実施の形態では、分割画像データＤ−１および分割画像データＤ−２の夫々を区別しない場合、または、総称する場合には、これらを分割画像データＤと呼ぶ。
【００３７】
また、領域分割部３２００は、分割画像データＤを画像記憶部４１００に格納してもよい。
【００３８】
（統計量算出部３３００）
統計量算出部３３００は、領域分割部３２００が生成したデータであって、植物体画像データＲにより表される植物体画像を分割した分割領域からなる分割画像データＤ（分割画像データＤ−１および分割画像データＤ−２）を、領域分割部３２００から受信する。統計量算出部３３００は、受信した分割画像データＤを用いて統計量ＳＴを算出する。ここで、統計量とは、分割画像データＤによって表される画像に含まれる画素の情報に基づいて統計的に計算される値である。統計量は、例えば、分割画像データＤ−１によって表される画像に含まれる画素の総数、植物体領域の高さや幅、画素の色の平均値、画素の色分布、画素の位置の平均値（重心位置）、参照点の動き情報等であるとするが、これに限定するものではない。
【００３９】
統計量算出部３３００の構成について具体的に説明する。統計量算出部３３００は、分割画像データＤ−１の統計量ＳＴ−１を算出する分割データ統計量算出部３３０１と、分割画像データＤ−２の統計量ＳＴ−２を算出する分割データ統計量算出部３３０２とを備えている。つまり、統計量算出部３３００は、植物体画像の分割数と同じ数の分割データ統計量算出部を備えている。これにより、分割画像データＤ−１の統計量の算出処理と、分割画像データＤ−２の統計量の算出処理とを並行して行うことができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、統計量ＳＴ−１および統計量ＳＴ−２の夫々を区別しない場合、または、総称する場合には、これらを統計量ＳＴと呼ぶ。
【００４１】
なお、統計量算出部３３００は、植物体画像の分割数に合わせた分割データ統計量算出部を備えずに、分割されたデータ毎に順次統計量を算出する構成であってもよい。
【００４２】
また、分割データ統計量算出部３３０１が分割画像データＤ−２の統計量ＳＴ−２を算出し、分割データ統計量算出部３３０２が分割画像データＤ−１の統計量ＳＴ−１を算出してもよい。
【００４３】
統計量算出部３３００における統計量の算出処理について、更に具体的に説明する。以下では、分割データ統計量算出部３３０１が分割画像データＤ−１の統計量ＳＴ−１を算出する方法について説明する。
【００４４】
分割データ統計量算出部３３０１は、分割画像データＤ−１を用いて、分割画像データＤ−１に含まれる各画素の色、位置などの情報（画素情報）から統計量ＳＴ−１を算出する。なお、上記画素の色、位置は、統計量の算出に利用する画素情報の一例であり、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
【００４５】
また、統計量の算出には、画像記憶部４１００に格納されている過去の撮影画像データまたは過去の撮影画像データから抽出した植物体画像データ（過去の植物体画像データと呼ぶ）を併せて利用してもよい。また、上記過去の植物体画像データは、領域分割部３２００によって、所定の分割基準に従って分割されたものであってもよい。
【００４６】
以下、分割データ統計量算出部３３０１が、領域分割部３２００から供給された分割画像データＤ−１と、画像記憶部４１００に格納されている過去の撮影画像データとを用いて、統計量ＳＴ−１を算出する場合の一例を説明する。
【００４７】
分割データ統計量算出部３３０１は、領域分割部３２００から分割画像データＤ−１を受信する。また、分割データ統計量算出部３３０１は、画像記憶部４１００から、過去の撮影画像データ（撮影画像データＰとする）を取得する。この撮影画像データＰは、分割画像データＤ−１に分割される元データである植物体画像データＲの元データである撮影画像データにより表される撮影画像が撮影された時刻から、所定時間（例えば１０分）前に撮影された撮影画像の撮影画像データである。分割データ統計量算出部３３０１は、この分割画像データＤ−１と、撮影画像データＰとから得られる動きを用いて、統計量を算出する。この動きとは、例えば、オプティカルフローで表されるものである。
【００４８】
具体的には、分割データ統計量算出部３３０１が、分割画像データＤ−１から所定数（例えば、最大５００個）の参照点を算出する。この参照点の算出方法は、特に限定されず、一般的な方法を用いるとするため、本実施の形態では説明を省略する。そして、分割データ統計量算出部３３０１は、この参照点の夫々に対して、オプティカルフローを算出する。なお、このオプティカルフローの算出方法は、特に限定されず、一般的な方法を用いるとするため、本実施の形態では説明を省略する。
【００４９】
このように、分割データ統計量算出部３３０１は、分割画像データＤ−１と撮影画像データＰとから得られるオプティカルフローを用いて、該オプティカルフローのＸ成分の平均値およびＹ成分の平均値を算出する。ここで、Ｘ方向（Ｘ軸）は分割画像データＤ−１の横方向を示し、Ｙ方向（Ｙ軸）は分割画像データＤ−１の縦方向を示す。上述したとおり、撮像装置２０００は、植物体１０００を横方向から撮影する。そのため、このＹ軸は、鉛直線方向と略平行な方向であり、Ｘ軸は鉛直線方向に略垂直な方向である。分割データ統計量算出部３３０１は、この算出したＸ成分の平均値とＹ成分の平均値を統計量ＳＴ−１とし、生育指標推定部３４００に供給する。
【００５０】
なお、分割データ統計量算出部３３０１が、オプティカルフローを用いて統計量ＳＴ−１を算出する方法は、分割画像データＤと、撮影画像データＰとを用いて統計量ＳＴを算出する方法の一例に過ぎず、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
【００５１】
また、分割データ統計量算出部３３０１は、算出した統計量ＳＴ−１を、該統計量ＳＴ−１の算出の対象となった植物体画像データＤ（この場合、分割画像データＤ−１）を示す情報と共に生育指標推定部３４００に供給する。なお、分割データ統計量算出部３３０１が分割画像データＤ−１の統計量ＳＴ−１のみを算出するように、分割画像データＤ−１に関連付けられている場合、分割データ統計量算出部３３０１が算出した統計量は、分割画像データＤ−１の統計量（統計量ＳＴ−１）であることがわかる。このような場合、分割データ統計量算出部３３０１は、統計量ＳＴ−１のみを生育指標推定部３４００に供給してもよい。
【００５２】
また、分割データ統計量算出部３３０１は、算出した統計量ＳＴ−１を、統計量ＳＴ−１を算出した分割画像データＤ−１を示す情報と共に統計量記憶部４３００に格納する。
【００５３】
以上では、分割データ統計量算出部３３０１の機能について説明したが、分割画像データＤ−１を分割画像データＤ−２に、統計量ＳＴ−１を統計量ＳＴ−２に置き換えれば、分割データ統計量算出部３３０２の機能についての説明に読み替えられる。
【００５４】
（生育指標推定部３４００）
生育指標推定部３４００は、統計量算出部３３００から、統計量算出部３３００が算出した統計量ＳＴを、該統計量ＳＴの算出の対象となった分割画像データＤを示す情報と共に受信する。生育指標推定部３４００は、統計量ＳＴ−１および／または統計量ＳＴ−２を利用して、植物体１０００の生育指標を推定する。
【００５５】
なお、生育指標の推定には、統計量記憶部４３００に格納されている統計量であって、過去の任意の１または複数の時点での統計量を併せて利用してもよい。
【００５６】
また、生育指標推定部３４００は、上記統計量ＳＴを用いて、植物体１０００の定量化した生育指標を算出する構成であってもよい。
【００５７】
また、生育指標推定部３４００は、推定した生育指標を利用者に提示するために、該生育指標を示す情報を表示装置５０００に送信する構成であってもよい。
【００５８】
（記憶装置４０００）
記憶装置４０００は、図２に示す通り、画像記憶部４１００と、分割基準記憶部４２００と、統計量記憶部４３００とを含んでいる。
【００５９】
画像記憶部４１００には、撮像装置２０００が撮影した撮影画像を示す撮影画像データが格納されている。また、画像記憶部４１００には、植物体領域抽出部３１００が生成した植物体画像データＲが格納されていてもよい。また、画像記憶部４１００には、領域分割部３２００が生成した分割画像データＤが格納されていてもよい。
【００６０】
分割基準記憶部４２００には、所定の分割基準が格納されている。所定の分割基準とは、例えば、植物体画像を分割する際の領域割合、分割の基準となる基準線等の情報が含まれる。所定の分割基準とは、例えば、「植物体画像の縦方向の長さが所定の割合になるように、該植物体画像の横方向に平行な直線を使って植物体画像を分割する」というものである。この分割基準は、植物体１０００の生育特性に基づいて、予め登録されるものである。
【００６１】
ここで、生育特性の一例について説明する。一般に植物体１０００の生育に伴う伸長や葉の肥大は、枝や茎の先端（頂芽）で起こることが多い。頂芽で伸長や葉の肥大が起こることを、伸長特性と呼ぶ。また、茎のうち、根元に近い部位は、伸長等がほとんど起こらない。これを非伸長特性と呼ぶ。つまり、伸長特性を有する部位は、伸長量がより大きい部位であり、非伸長特性を有する部位は、伸長量がより小さい部位であると言える。伸長特性が頂芽で起こり、このような頂芽は重力方向とは反対の方向に伸びることが多い。
【００６２】
ここで、上述したとおり、撮像装置２０００は、植物体１０００を横方向から撮影するため、撮像装置２０００が撮影した撮影画像を示す撮影画像データは、植物体１０００の略鉛直面投影画像データである。この撮影画像または該撮影画像から抽出された植物体画像を上下に２分割した際の鉛直方向の上側の領域を天側領域と呼び、鉛直方向の下側の領域を地側領域と呼ぶ。
【００６３】
そして、頂芽のような伸長特性を有する部位が天側領域に含まれ、非伸長特性を有する部位が地側領域に含まれるように、分割基準は、植物体１０００の該伸長特性と、該非伸長特性とに基づいて、設定される。
【００６４】
なお、本実施の形態では、植物体画像を天側領域と地側領域とに分割する際に分割の基準線が植物体画像の横方向に平行な直線を例に挙げて説明を行ったが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。基準線は、横方向に対して所定の角度を有した線であってもよい。また、基準線は、曲線であってもよい。
【００６５】
統計量記憶部４３００には、統計量算出部３３００が算出した統計量ＳＴが、該統計量ＳＴを算出した分割画像データＤを示す情報と共に格納されている。
【００６６】
なお、画像記憶部４１００に格納されたデータ、分割基準記憶部４２００に格納されたデータおよび統計量記憶部４３００に格納されたデータは、同じ記憶部に格納される構成であってもよい。
【００６７】
（生育指標推定処理について）
次に、図３を参照して、本実施の形態に係る植物生育観測システム１の植物生育観測装置３０００における動作について説明する。図３は、本実施の形態に係る植物生育観測システム１の植物生育観測装置３０００における生育指標推定処理の流れの一例を示す図である。
【００６８】
図３に示す通り、植物体領域抽出部３１００が、撮像装置２０００から送信された植物体１０００の画像を示す撮影画像データから、植物体１０００の画像を示す植物体画像データＲを生成する（ステップＳ３１）。
【００６９】
次に、領域分割部３２００が、ステップＳ３１にて生成された植物体画像データＲにより表される植物体画像を、分割基準記憶部４２００に格納されている、所定の分割基準に従って、上下２つの領域（天側領域および地側領域）に分割する。そして、領域分割部３２００は、夫々の領域の画像からなる分割画像データＤ（分割画像データＤ−１および分割画像データＤ−２）を生成する（ステップＳ３２）。
【００７０】
次に、統計量算出部３３００の分割データ統計量算出部３３０１が、ステップＳ３２にて生成された分割画像データＤ−１に含まれる画素情報を利用して、統計量ＳＴ−１を算出する。同様に、統計量算出部３３００の分割データ統計量算出部３３０２が、ステップＳ３２にて生成された分割画像データＤ−２に含まれる画素情報を利用して、統計量ＳＴ−２を算出する（ステップＳ３３）。
【００７１】
次に、生育指標推定部３４００が、ステップＳ３３にて算出された統計量ＳＴ−１および／または統計量ＳＴ−２を利用して、生育指標を推定する（ステップＳ３４）。
【００７２】
本実施の形態に係る植物生育観測装置３０００は、この処理により、植物体１０００の生育状態を反映した生育指標を推定することができる。
【００７３】
なお、生育指標推定部３４００は、統計量記憶部４３００に格納された、過去の任意の１または複数の時点での統計量ＳＴを利用して、生育指標を推定する機能を更に備えてもよい。これにより、植物生育観測システム１の利用者は、現時点の植物体１０００の生育指標だけでなく、過去の生育指標を併せて確認することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、植物体画像データＲを用いて、領域分割部３２００、統計量算出部３３００および生育指標推定部３４００における処理を行うことを例に説明を行ったが、撮影画像データ自体を用いて、上記各部の処理を行ってもよい。
【００７５】
（効果）
以上のように、本実施の形態に係る植物生育観測システム１によれば、植物体１０００の生育状態をより精度よく推定することができる。なぜならば、植物生育観測システム１の植物生育観測装置３０００における領域分割部３２００が、撮像装置２０００が撮影した撮影画像を、植物体１０００の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割するからである。そして、統計量算出部３３００が、複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データＤの統計量ＳＴを、分割領域毎に算出し、生育指標推定部３４００がこの統計量ＳＴを用いて生育指標を推定するからである。
【００７６】
この統計量ＳＴは、生育特性に応じて分割された分割領域毎に算出されるため、植物体１０００の生育特性を反映したものとなる。したがって、生育指標推定部３４００が推定する、植物体１０００の生育指標は、該植物体１０００の生育特性を反映したものとなる。この生育指標は、植物体１０００の生育状態を示すものであるため、生育指標推定部３４００は、該植物体１０００の生育状態を推定すると言える。
【００７７】
このように、植物生育観測装置３０００が推定する生育状態は、植物体１０００の生育特性を反映したものであるため、本実施の形態に係る植物生育観測システム１は、植物体１０００の生育状態をより精度よく推定することができる。また、植物生育観測システム１は、より精度の高い植物体１０００の生育指標を提供することができる。
【００７８】
また、生育指標が定量化されたものである場合、生育指標推定部３４００は、より精度の高い生育指標を算出することができる。そして、利用者は、このような定量化された生育指標を用いることにより、植物体１０００の生育状態を容易に把握することができる。
【００７９】
また、領域分割部３２００は、植物体画像データＲに含まれる植物体１０００の部位のうち、伸長量がより大きい、伸長特性を有する部位と、伸長量がより小さい、非伸長特性を有する部位とが異なる領域に属するように、植物体画像を分割する。
【００８０】
これにより、異なる生育特性を有する部位が同じ分割領域に含まれない。これにより、統計量算出部３３００が算出する分割領域毎の統計量は、より生育特性を反映したものとなる。
【００８１】
また、撮影画像が略鉛直面投影画像であるため、領域分割部３２００は、植物体画像データＲにより表される植物体画像を、天側領域と地側領域とに分割する。なぜならば、植物体１０００の部位のうち、例えば頂芽のような伸長特性を有する部位は、天側の領域に多く含まれ、主茎の根元のような非伸長特性を有する部位は地側領域に多く含まれるからである。これにより、統計量算出部３３００が算出する分割領域毎の統計量は、より生育特性を反映したものとなる。
【００８２】
したがって、本実施の形態に係る植物生育観測システム１は、植物体１０００の生育状態をより精度よく推定することができる。
【００８３】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明の便宜上、上述した第１の実施の形態で説明した図面に含まれる部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
図４は、本実施の形態に係る植物生育観測システム２の構成の一例を示す図である。図１に示した植物生育観測システム１と、図４の植物生育観測システム２との違いは、撮像装置２０００が植物体１０００を撮影する方向である。
【００８５】
本実施の形態に係る撮像装置２０００は、図４に示す通り、植物体１０００を水平面に略垂直な方向（縦方向、真上）から撮影する。よって、撮像装置２０００が撮影する撮影画像は、植物体１０００の略水平面投影画像であり、撮像装置２０００が出力する撮影画像データは、植物体１０００の略水平面投影画像データとなる。
【００８６】
次に、本実施の形態に係る植物生育観測システム２の植物生育観測装置３０００における動作について説明する。図５は、本実施の形態に係る植物生育観測システム２の植物生育観測装置３０００における生育指標推定処理の流れの一例を示す図である。本実施の形態における植物生育観測装置３０００の機能構成は、図２に記載の植物生育観測システム１における植物生育観測装置３０００と同様である。したがって、以下では、図２と図５とを参照して、本実施の形態に係る生育指標推定処理の流れについて説明する。
【００８７】
図５に示す通り、植物体領域抽出部３１００が、撮像装置２０００から送信された植物体１０００の画像を示す撮影画像データから、植物体１０００の画像を示す植物体画像データＲを生成する（ステップＳ５１）。
【００８８】
次に、領域分割部３２００が、ステップＳ５１にて生成された植物体画像データＲにより表される植物体画像を、分割基準記憶部４２００に格納されている、所定の分割基準に従って、２つの領域に分割する。そして、領域分割部３２００は、夫々の領域の画像からなる分割画像データＤ（分割画像データＤ−１および分割画像データＤ−２）を生成する（ステップＳ５２）。
【００８９】
ここで、本実施の形態における分割基準について説明する。分割基準記憶部４２００には、第１の実施の形態に係る分割基準記憶部４２００と同様に、所定の分割基準が格納されている。本実施の形態における分割基準は、例えば、「植物体１０００の主茎を中心とした所定の円を使って植物体画像を分割する」というものである。この分割基準は、植物体１０００の生育特性に基づいて、予め登録されるものである。
【００９０】
植物体１０００の葉は、主茎を中心に放射状に外側に向かって成長することが多い。つまり、植物体１０００を水平面に略垂直な方向（真上）から見たとき、主茎の近傍部分は、非伸長特性を有し、主茎から離れた位置にある葉等は、伸長特性を有していると言える。
【００９１】
上述したとおり、撮像装置２０００は、植物体１０００を真上から撮影するため、撮像装置２０００が撮影した撮影画像を示す撮影画像データは、植物体１０００の略水平面投影画像データである。したがって、本実施の形態では、植物体１０００の主茎を中心とした円を基準線とする。そして、領域分割部３２００は、該基準線を用いて、植物体画像データＲを、該基準線の内側の領域（内側領域）と外側の領域（外側領域）とに分割する。この分割基準は、上記伸長特性を有する部位が外側領域に含まれ、上記非伸長特性を有する部位が内側領域に含まれるように設定される。
【００９２】
なお、本実施の形態における分割基準で用いる円は、真円であってもよいし、楕円であってもよい。また、上記円は、弧の一部が直線状であってもよいし、円の内側に凹んだ形状であってもよい。つまり、領域分割部３２００は、このように設定された分割基準に従って、所定の輪状の線の内側領域と外側領域とに分割する。そして、領域分割部３２００は、夫々の領域からなる分割画像データＤ（分割画像データＤ−１および分割画像データＤ−２）を生成する。
【００９３】
そして、統計量算出部３３００が、ステップＳ５２にて生成された分割画像データＤに含まれる画素情報を利用して、統計量ＳＴを算出する（ステップＳ５３）。そして、生育指標推定部３４００が、ステップＳ５３にて算出された統計量ＳＴを利用して、生育指標を推定する（ステップＳ５４）。なお、ステップＳ５３およびステップＳ５４は、夫々、第１の実施の形態において説明したステップＳ３３およびステップＳ３４と同様の処理であるため、詳細な説明を省略する。
【００９４】
本実施の形態に係る植物生育観測装置３０００は、この処理により、植物体１０００の生育状態を反映した生育指標を推定することができる。
【００９５】
（効果）
本実施の形態では、撮影画像は略水平面投影画像である。植物体１０００の葉は、主茎を中心に放射状に外側に向かって成長することが多い。つまり、植物体１０００を水平面に略垂直な方向（真上）から見たとき、伸長特性を有する部位は、主茎から放射状に外側に離れた位置に多く含まれ、非伸長特性を有する部位は、主茎の近傍に多く含まれるからである。
【００９６】
領域分割部３２００は、植物体画像データＲにより表される植物体画像を、植物体１０００の主茎を略中心とした所定の輪状の線の内側領域と外側領域とに分割する。これにより、統計量算出部３３００が算出する分割領域毎の統計量は、より生育特性を反映したものとなる。
【００９７】
したがって、本実施の形態に係る植物生育観測システム２は、上述した植物生育観測システム１と同様に、植物体１０００の生育状態をより精度よく推定することができる。
【００９８】
なお、上述した第１および第２の実施の形態においては、連続した１本の線または輪状の線を用いて植物体画像を２分割することを例に説明を行ったが、分割の基準となる基準線は、複数であってもよい。つまり、分割基準は、例えば、複数の円を分割の基準線とし、各円の内側の領域の全てと、その他の領域とに分割するというものであってもよい。分割基準は、植物体１０００の伸長特性と、非伸長特性とに基づいて、設定されるものであればよい。
【００９９】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明の便宜上、上述した第１および第２の実施の形態で説明した図面に含まれる部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１００】
第１および第２の実施の形態では、領域分割部３２００が植物体画像データＲを２分割することを例に挙げて説明を行ったが、領域分割部３２００が植物体画像を分割する分割数はこれに限定されない。上記分割数は、植物体１０００の生育特性に基づいた数であればよい。
【０１０１】
本実施の形態では、上記分割数がＮ個（Ｎは２以上の自然数）である場合について説明を行う。なお、本実施の形態に係る植物生育観測システム３は、図１に示す、植物体１０００を横方向から撮影する撮像装置２０００を備える構成であってもよいし、図４に示す、植物体１０００を真上から撮影する撮像装置２０００を備える構成であってもよい。
【０１０２】
図６は、本実施の形態に係る植物生育観測システム３における植物生育観測装置３０００および記憶装置４０００の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。図６に示す通り、植物生育観測装置３０００は、植物体領域抽出部３１００と、領域分割部３５００と、統計量算出部３６００と、生育指標推定部３４００とを備えている。また、記憶装置４０００は、画像記憶部４１００と、分割基準記憶部４２００と、統計量記憶部４３００とを含んでいる。
【０１０３】
分割基準記憶部４２００には、植物体画像データＲをＮ個に分割するという分割基準が格納されている。この分割基準は、同じ生育特性を有する部位同士が同じ領域に含まれ、且つ、異なる生育特性を有する部位同士が同じ領域に含まれないように、設定されている。例えば、植物体画像データＲに、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の部位が含まれている場合を例に挙げる。
（Ａ）伸長特性を有する部位であって、所定時間内にＬミリ（Ｌは任意の数）より大きく伸長するという伸長特性を有する部位。
（Ｂ）所定時間内にＭミリより大きくＬミリ以下伸長するという伸長特性を有する部位（ただし、Ｍは、Ｌより小さい任意の数）。
（Ｃ）非伸長特性を有する部位。
このとき、分割基準記憶部４２００には、上記（Ａ）〜（Ｃ）の各部位が、夫々、異なる領域に含まれるように設定された分割基準が格納されている。
【０１０４】
領域分割部３５００は、この分割基準に従って、植物体画像データＲをＮ個に分割し、分割画像データＤ−１〜分割画像データＤ−Ｎを生成する。領域分割部３５００は、生成した分割画像データＤを統計量算出部３６００に供給する。
【０１０５】
統計量算出部３６００は、領域分割部３５００が生成したデータであって、植物体画像を分割した分割画像からなる分割画像データＤ（分割画像データＤ−１〜分割画像データＤ−Ｎ）を、領域分割部３５００から受信する。統計量算出部３３００は、図６に示す通り、植物体画像の分割数と同じ数の分割データ統計量算出部（３６０−１〜３６０−Ｎ）を備えている。これにより、各分割画像データＤの統計量の算出処理を並行して行うことができる。
【０１０６】
なお、統計量算出部３６００は、統計量算出部３３００と同様に植物体画像の分割数に合わせた分割データ統計量算出部を備えずに、分割されたデータ毎に順次統計量を算出する構成であってもよい。
【０１０７】
各分割データ統計量算出部（３６０−１〜３６０−Ｎ）の動作は、第１の実施の形態における分割データ統計量算出部３３０１または分割データ統計量算出部３３０２と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０１０８】
その後、統計量算出部３６００は、各分割データ統計量算出部（３６０−１〜３６０−Ｎ）が算出した統計量（ＳＴ−１〜ＳＴ−Ｎ）を、生育指標推定部３４００に供給する。生育指標推定部３４００は、第１の実施の形態に記載の生育指標推定部３４００と同様に、上記統計量ＳＴを用いて、植物体１０００の生育指標を推定する。
【０１０９】
（効果）
本実施の形態に係る植物生育観測システム３によれば、上述した第１および第２の実施の形態に係る植物生育観測システムと同様の効果を得ることができる。また、異なる生育特性を有する部位同士が、同じ領域に含まれないように、分割基準における、植物体画像の分割数をＮ個にすることにより、植物生育観測システム３は、より植物体１０００の生育特性を反映した生育指標を推定することができる。
【０１１０】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態について説明を行う。なお、説明の便宜上、上述した第１から第３の実施の形態で説明した図面に含まれる部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１１１】
上述した各実施の形態では、分割基準が分割基準記憶部４２００に予め記憶されていることを例に説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。分割基準は、撮影画像データを用いて設定されるものであってもよい。
【０１１２】
本実施の形態に係る植物生育観測システム４は、第１の実施の形態に係る植物生育観測システム１の植物生育観測装置３０００に分割基準を設定する設定部が更に備えられ、記憶装置４０００に分割基準記憶部４２００が含まれない構成であることを例に説明を行う。なお、本実施の形態に係る植物生育観測システム４は、第２の実施の形態に係る植物生育観測システム２または第３の実施の形態に係る植物生育観測システム３における植物生育観測装置３０００に設定部が備えられる構成であってもよい。
【０１１３】
また、本実施の形態に係る植物生育観測システム４は、図１に示す、植物体１０００を横方向から撮影する撮像装置２０００を備える構成であるとして説明を行う。なお、植物生育観測システム４は、図４に示す、植物体１０００を真上から撮影する撮像装置２０００を備える構成であってもよい。
【０１１４】
図７は、本実施の形態に係る植物生育観測システム４における植物生育観測装置６０００および記憶装置７０００の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。図７に示す通り、植物生育観測装置６０００は、植物体領域抽出部３１００と、領域分割部６２００と、統計量算出部３３００と、生育指標推定部３４００と、設定部６７００とを備えている。また、記憶装置７０００は、画像記憶部４１００と、統計量記憶部４３００とを備えている。
【０１１５】
記憶装置７０００は、上述した第１から第３の実施の形態に係る記憶装置４０００に分割基準記憶部４２００が含まれない構成である。その他は、記憶装置４０００と同様の構成であるため、説明を省略する。なお、記憶装置７０００は、記憶装置４０００と同様に、分割基準記憶部４２００を備えていてもよい。この場合、分割基準記憶部４２００には、後述する設定部６７００が算出した分割基準が格納される。
【０１１６】
また、記憶装置７０００は、記憶装置４０００と同様に、植物生育観測装置６０００内に内蔵されるものであってもよい。
【０１１７】
設定部６７００は、植物体画像を分割する際の分割基準を設定する手段である。設定部６７００は、植物体領域抽出部３１００から植物体画像データＲを受信する。そして、設定部６７００は、受信した植物体画像データＲを用いて、分割基準を算出し、設定する。
【０１１８】
設定部６７００が行う分割基準の算出の一例について説明する。設定部６７００は、植物体画像データＲを用いて、該植物体画像データＲによって表される植物体画像に対し、複数の参照点（ポイント）を付与する。この参照点は、画像のマッチングの際に適したポイントであることが好ましい。つまり、参照点は、例えば、葉の先端部や葉脈部など、特徴点となるポイントであることが好ましい。なお、参照点の個数は特に限定されるものではなく、システムの性能や計算時間等に応じて適宜変更されるものであってもよい。
【０１１９】
また、設定部６７００は、植物体画像データＲの比較対象となる過去の撮影画像または植物体画像を示すデータを画像記憶部４１００から取得する。過去の植物体画像データとは、植物体画像データＲの元データである撮影画像データによって表される撮影画像が撮影された時刻から、所定時間（例えば１０分）前に撮影された撮影画像から抽出された植物体画像のデータである。
【０１２０】
本実施の形態では、設定部６７００が、植物体画像データＲと、過去の植物体画像データ（以下、植物体画像データＰＲと呼ぶ）を用いて分割基準を算出することについて説明を行うが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。設定部６７００は、植物体画像データＲの代わりに撮影画像データ（第１の撮影画像データ）を用い、植物体画像データＰＲの代わりに過去の撮影画像データ（第２の撮影画像データ）を用いてもよい。なお、過去の植物体画像は、１つであってもよいし、複数であってもよい。
【０１２１】
設定部６７００は、植物体画像データＲと植物体画像データＰＲとを用いて、所定の参照点ごとに、当該参照点における位置の変化量（ポイントの移動量）を算出する。そして、設定部６７００は、この移動量を用いて、各参照点が含まれる部位が伸長特性を有する部位か、非伸長特性を有する部位かを判定し、伸長特性を有する部位と、非伸長特性を有する部位とが異なる領域に属するように分割基準を設定する。
【０１２２】
本実施の形態では、設定部６７００は、伸長特性を有する部位が天側領域に含まれ、非伸長特性を有する部位が地側領域に含まれるように、分割基準を設定する。
【０１２３】
このとき、設定部６７００は、天側領域に含まれる参照点の移動量の平均値が、地側領域の参照点の移動量の平均値を上回るような、最小の値で領域を二分割するように、上記所定の値または分割基準の分割比率を定めることが好ましい。
【０１２４】
例えば、設定部６７００は、移動量が所定の値以上の参照点が含まれる部位を、伸長特性を有する部位であると判定し、移動量が所定の値より小さい参照点が含まれる部位を、非伸長特性を有する部位であると判定する。そして、設定部６７００は、伸長特性を有する部位と、非伸長特性を有する部位とが異なる領域に属するように分割基準を設定する。
【０１２５】
なお、設定部６７００は、移動量が第１の所定の値以上のポイントを、伸長特性を有する部位であると判定し、移動量が、第１の所定の値より小さい第２の所定の値より小さいポイントを、非伸長特性を有する部位であると判定してもよい。
【０１２６】
そして、設定部６７００は、設定した分割基準を領域分割部６２００に供給する。なお、設定部６７００は、設定した分割基準を、記憶装置４０００内に格納してもよい。
【０１２７】
領域分割部６２００は、設定部６７００から分割基準を受信する。領域分割部６２００は、受信した分割基準に従って、植物体画像データＲにより表される植物体画像を天側領域と地側領域とに分割する。領域分割部６２００のその他の機能は、領域分割部３２００と同様である。
【０１２８】
（生育指標推定処理について）
次に、本実施の形態に係る植物生育観測システム４の植物生育観測装置６０００における動作について説明する。図８は、本実施の形態に係る植物生育観測システム４の植物生育観測装置６０００における生育指標推定処理の流れの一例を示す図である。
【０１２９】
図８に示す通り、植物体領域抽出部３１００が、撮像装置２０００から送信された植物体１０００の画像を示す撮影画像データから、植物体１０００の画像を示す植物体画像データＲを生成する（ステップＳ８１）。
【０１３０】
次に、設定部６７００が、ステップＳ８１にて生成された植物体画像データＲと、過去の植物体画像データまたは撮影画像データとを用いて、分割基準を設定する（ステップＳ８２）。
【０１３１】
そして、領域分割部６２００が、ステップＳ８１にて設定された植物体画像データＲにより表される植物体画像を、ステップＳ８２にて設定された分割基準に従って、２つの領域に分割する。そして、領域分割部６２００は、夫々の領域の画像からなる分割画像データＤ（分割画像データＤ−１および分割画像データＤ−２）を生成する（ステップＳ８３）。
【０１３２】
そして、統計量算出部３３００が、ステップＳ８３にて生成された分割画像データＤに含まれる画素情報を利用して、統計量ＳＴを算出する（ステップＳ８４）。そして、生育指標推定部３４００が、ステップＳ８４にて算出された統計量ＳＴを利用して、生育指標を推定する（ステップＳ８５）。なお、ステップＳ８４およびステップＳ８５は、夫々、第１の実施の形態において説明したステップＳ３３およびステップＳ３４と同様の処理であるため、詳細な説明を省略する。
【０１３３】
本実施の形態に係る植物生育観測装置６０００は、この処理により、植物体１０００の生育状態を反映した生育指標を推定することができる。
【０１３４】
（効果）
本実施の形態に係る植物生育観測システム４によれば、上述した第１および第２の実施の形態に係る植物生育観測システムと同様の効果を得ることができる。また、設定部６７００が分割基準を、受信した植物体画像データＲを用いて動的に設定することにより、予め定められた分割基準を使用して植物体画像を分割する場合に比べ、分割基準は、植物の品種または伸長する植物体領域の変化をより反映したものとなる。そして、領域分割部６２００がこのように動的に設定された分割基準に従って、植物体画像を分割するため、統計量算出部３３００は、より植物体１０００の生育特性を反映した統計量を算出することができる。したがって、生育指標推定部３４００は、植物体１０００の生育状態をより精度よく推定することができる。
【０１３５】
以上により、本実施の形態に係る植物生育観測システム４は、より精度の高い、植物体１０００の生育指標を提供することができる。
【０１３６】
＜第５の実施の形態＞
次に、本発明の第５の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態では、本発明の課題を解決する最小の構成について説明を行う。
【０１３７】
本実施の形態に係る生育状態推定装置１００は、上述した第１から第４の実施の形態に係る植物生育観測システムにおける植物生育観測装置に含まれるものである。図９は、本実施の形態に係る生育状態推定装置１００の機能構成を示す機能ブロック図である。図９に示す通り、生育状態推定装置１００は、分割部１２０と、算出部１３０と、推定部１４０とを備えている。
【０１３８】
分割部１２０は、領域分割部３２００、領域分割部３５００または領域分割部６２００に相当する。分割部１２０は、植物体１０００を撮影した撮影画像を示す撮影画像データを受信する。分割部１２０は、該撮影画像データにより表される撮影画像を、該植物体１０００の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割する。分割部１２０は、分割した各分割領域の画像からなる分割画像データを、算出部１３０に供給する。
【０１３９】
算出部１３０は、統計量算出部３３００または統計量算出部３６００に相当する。算出部１３０は、分割部１２０によって分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データを、分割部１２０から受け取る。そして、算出部１３０は、受信した分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出する。算出部１３０は、算出した分割領域毎の統計量を、推定部１４０に供給する。
【０１４０】
推定部１４０は、生育指標推定部３４００に相当する。推定部１４０は、算出部１３０によって算出された、分割領域毎の統計量を、算出部１３０から受け取る。そして、推定部１４０は、この分割領域毎の統計量に基づいて、植物体１０００の生育状態を推定する。
【０１４１】
このように、算出部１３０が算出した分割領域毎の統計量は、植物体１０００の生育特性を反映したものとなる。したがって、推定部１４０が推定する、植物体１０００の生育特性は、該植物体１０００の生育特性を反映したものとなる。したがって、本実施の形態に係る生育状態推定装置１００は、植物体１０００の生育状態をより精度よく推定することができる。
【０１４２】
（ハードウェア構成について）
なお、図２、６および７に示した植物生育観測装置および記憶装置、並びに、図９に示した生育状態推定装置１００の各部は、図１０に例示するハードウェア資源で実現してもよい。即ち、図１０に示す構成は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、通信インタフェース１０３、記憶媒体１０４およびＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０５を備える。ＣＰＵ１０５は、ＲＯＭ１０２または記憶媒体１０４に記憶された各種ソフトウェアプログラム（コンピュータプログラム）を、ＲＡＭ１０１に読み出して実行することにより、植物生育観測装置および記憶装置の全体的な動作を司る。すなわち、上記各実施形態において、ＣＰＵ１０５は、ＲＯＭ１０２または記憶媒体１０４を適宜参照しながら、植物生育観測装置および記憶装置が備える各機能（各部）を実行するソフトウェアプログラムを実行する。
【０１４３】
また、各実施形態を例に説明した本発明は、植物生育観測装置および記憶装置に対して、上記説明した機能を実現可能なコンピュータプログラムを供給した後、そのコンピュータプログラムを、ＣＰＵ１０５がＲＡＭ１０１に読み出して実行することによって達成される。
【０１４４】
また、係る供給されたコンピュータプログラムは、読み書き可能なメモリ（一時記憶媒体）またはハードディスク装置等のコンピュータ読み取り可能な記憶デバイスに格納すればよい。そして、このような場合において、本発明は、係るコンピュータプログラムを表すコード或いは係るコンピュータプログラムを格納した記憶媒体によって構成されると捉えることができる。
【０１４５】
上述した各実施形態では、図２、６および７に示した植物生育観測装置および記憶装置、並びに、図９に示した生育状態推定装置１００における各ブロックに示す機能を、図１０に示すＣＰＵ１０５が実行する一例として、ソフトウェアプログラムによって実現する場合について説明した。しかしながら、図２、６、７および９に示した各ブロックに示す機能は、一部または全部を、ハードウェアの回路として実現してもよい。
【０１４６】
なお、上述した各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、上記各実施の形態にのみ本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において当業者が上記各実施の形態の修正や代用を行い、種々の変更を施した形態を構築することが可能である。
【０１４７】
［実施例］
以下に本発明の実施例について説明するが、本発明は、係る実施例に限定されない。
【０１４８】
本実施例では、第１の実施の形態に係る植物生育観測システム１を用いて、植物体１０００を栽培し、生育状態を観測した。生育観測の対象となる植物体１０００として、桃太郎系の品種のトマトを用いた。栽培した苗の本数は、１本である。本実施例では、株式会社アイティプランツのアイティプランターを使用して、トマトを栽培した。このアイティプランターは、幅約３０ｃｍ、奥行約３０ｃｍ、高さ約３３ｃｍ大であり、養液タンクと養液循環ポンプを内蔵した、水耕栽培装置である。養液循環ポンプの動作間隔は、本実施例では、４時間おきに設定した。具体的には、０時、４時、８時、１２時、１６時、２０時に養液循環ポンプが動作した。この動作間隔は、経験的に得られた値で、植物体１０００に大きなしおれが発生しない程度に調整された。
【０１４９】
撮像装置２０００は、株式会社ロジクールのＣ９２０を用いた。植物体１０００は、図１の植物体支持部材１１００の天面のように板状の平面から植物体支持部材１１００の外側に伸びている。したがって、撮像装置２０００で撮影した撮影画像において、該平面に略平行な方向をＸ軸とし、上記平面に略垂直な方向をＹ軸とした。このＹ軸は、鉛直線に略平行な軸である。つまり、撮影画像においては、Ｙ軸の正の向きを、略鉛直下向きにとる。
【０１５０】
トマトの苗を定植後、１週間栽培し、その後、撮像装置２０００を用いて植物体１０００を１０分間隔で撮像した。
【０１５１】
また、本実施例では、各分割画像データＤのＹ軸に沿った長さが１：１になるように、Ｘ軸に平行な直線を使って植物体画像を分割する、という基準を分割基準として用いた。なお、本実施例では、Ｘ軸に平行な直線を使って植物体画像を分割した際の下側（植物体支持部材１１００側）の領域を地側領域と呼び、上側の領域を天側領域と呼ぶ。
【０１５２】
統計量は、第１の実施の形態で説明した、分割画像データＤから５００個の参照点を用いたオプティカルフローのＸ軸方向の成分（Ｘ成分）の平均値およびＹ軸方向の成分（Ｙ成分）の平均値とした。
【０１５３】
本実施例で算出した統計量を、図１１を参照して説明する。図１１は、定植から１週間後の観測日における２４時間分の統計量の変化を示すグラフである。横軸は時刻を示し、縦軸は統計量ＳＴのＹ成分（単位：ピクセル）を示している。図１１において、破線は植物体画像を分割した分割領域からなる分割画像データＤであって、地側領域における分割画像データＤの統計量（統計量ＳＴ−Ｇ）のＹ成分であり、実線は天側領域における分割画像データＤの統計量（統計量ＳＴ−Ｔ）のＹ成分である。Ｙ成分が正の場合、撮影画像データ上では植物体支持部材１１００の方向へと植物体１０００が動いたことを表す。この植物体１０００の動きは、植物体１０００が水分不足で萎れた場合に起こる。一方、Ｙ成分が負の場合、撮影画像データ上では植物体支持部材１１００とは反対の方向へと植物体１０００が動いたことを表す。この植物体１０００の動きは、植物体１０００に水分が供給されて茎や葉が張りを取り戻した場合および／または茎や葉が生育によって伸長した場合に起こる。
【０１５４】
本実施例では、生育指標推定部３４００は、植物体１０００に給水すべきか否かを示す生育指標を推定する。具体的には、生育指標推定部３４００は、地側領域の統計量ＳＴ−ＧのＹ成分が０．２５ピクセル以上の場合に、植物体１０００に給水すべきであると推定し、給水すべきであることを示す文字列「要給水」を、表示装置５０００に送信する。それ以外の場合は、生育指標推定部３４００は、「給水の必要なし」という文字列を表示装置５０００に送信する。
【０１５５】
ここで、養液循環ポンプの動作時刻である０時、４時、８時、１２時、１６時、２０時の直前の時刻は、植物体１０００への水分供給量が少ない状態にあることに着目する。図１１に破線で示す通り、地側領域の統計量ＳＴ−ＧのＹ成分は、８時、１２時、１６時、２０時の時刻の直前で０．２５ピクセル以上となった。そして、統計量ＳＴ−ＧのＹ成分が０．２５ピクセル以上となった時に、表示装置５０００上に、「要給水」の文字列が表示された。その後、養液循環ポンプが動作すると、表示装置５０００上に、「給水の必要なし」が表示された。
【０１５６】
また、図１１に示す通り、統計量ＳＴ−ＧのＹ成分は、８時、１２時、１６時、２０時の時刻の直前で０．２５ピクセル以上となり、他の時刻では、０．２５ピクセル未満となるという規則性が確認された。それに対して、天側領域の統計量ＳＴ−ＴのＹ成分には、そのような規則性が見られなかった。
【０１５７】
このように、植物生育観測システム１は、地側領域の統計量ＳＴ−ＧのＹ成分を、所定の閾値（本実施例では０．２５）と比較することにより、植物体１０００への給水が必要であるかどうかを推定できることが確認された。
【０１５８】
（まとめ）
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【０１５９】
（付記１）植物体を撮影した撮影画像を、該植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割する分割手段と、前記分割手段によって分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を推定する推定手段と、を備えることを特徴とする生育状態推定装置。
【０１６０】
（付記２）前記分割手段は、前記撮影画像に含まれる植物体の部位のうち、伸長量がより大きい部位と、伸長量がより小さい部位とが異なる領域に属するように、前記撮影画像を前記複数の分割領域に分割する、ことを特徴とする付記１に記載の生育状態推定装置。
【０１６１】
（付記３）前記撮影画像は、前記植物体の略鉛直面投影画像であり、前記分割手段は、前記撮影画像を天側の領域と地側の領域とに分割する、ことを特徴とする付記２に記載の生育状態推定装置。
【０１６２】
（付記４）前記撮影画像は、前記植物体の略水平面投影画像であり、前記分割手段は、前記撮影画像を、前記植物体の主茎を略中心とした所定の輪状の線の内側の領域と、外側の領域とに分割する、ことを特徴とする付記２に記載の生育状態推定装置。
【０１６３】
（付記５）前記撮影画像を分割する際の分割基準を設定する設定手段を更に備え、前記分割手段は、前記設定手段が設定した前記分割基準に従って、前記撮影画像を前記複数の分割領域に分割する、ことを特徴とする付記１から４の何れか１つに記載の生育状態推定装置。
【０１６４】
（付記６）前記設定手段は、前記撮影画像を示す第１の撮影画像データと、該撮影画像が撮影された時刻より前に撮影された撮影画像を示す第２の撮影画像データとを用いて、前記植物体の１または複数の所定のポイントにおける移動量を、該所定のポイントごとに算出し、算出した複数の移動量を用いて、前記分割基準を設定する、ことを特徴とする付記５に記載の生育状態推定装置。
【０１６５】
（付記７）前記撮影画像データを格納する画像記憶手段と、前記分割基準を格納する分割基準記憶手段と、前記算出手段が算出した統計量を格納する統計量記憶手段と、を更に備えることを特徴とする付記５または６に記載の生育状態推定装置。
【０１６６】
（付記８）植物体を撮影する撮像装置と、前記撮像装置から、該撮像装置が撮影した撮影画像を示す撮影画像データを受信する植物生育観測装置と、を備え、前記植物生育観測装置は、前記受信した撮影画像データにより表される前記撮影画像を、前記植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割する領域分割手段と、前記領域分割手段によって分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出する統計量算出手段と、前記統計量算出手段によって算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を示す生育指標を推定する生育指標推定手段と、を備えることを特徴とする植物生育観測システム。
【０１６７】
（付記９）前記領域分割手段は、前記撮影画像に含まれる植物体の部位のうち、伸長量がより大きい部位と、伸長量がより小さい部位とが異なる領域に属するように、前記撮影画像を前記複数の分割領域に分割する、ことを特徴とする付記８に記載の植物生育観測システム。
【０１６８】
（付記１０）前記撮影画像は、前記植物体の略鉛直面投影画像であり、前記領域分割手段は、前記撮影画像を天側の領域と地側の領域とに分割する、ことを特徴とする付記９に記載の植物生育観測システム。
【０１６９】
（付記１１）前記撮影画像は、前記植物体の略水平面投影画像であり、前記領域分割手段は、前記撮影画像を、前記植物体の主茎を略中心とした所定の輪状の線の内側の領域と、外側の領域とに分割する、ことを特徴とする付記９に記載の植物生育観測システム。
【０１７０】
（付記１２）前記撮影画像を分割する際の分割基準を設定する設定手段を更に備え、前記領域分割手段は、前記設定手段が設定した前記分割基準に従って、前記撮影画像を前記複数の分割領域に分割する、ことを特徴とする付記８から１１の何れか１つに記載の植物生育観測システム。
【０１７１】
（付記１３）前記設定手段は、前記撮影画像を示す第１の撮影画像データと、該撮影画像が撮影された時刻より前に撮影された撮影画像を示す第２の撮影画像データとを用いて、前記植物体の１または複数の所定のポイントにおける移動量を、該所定のポイントごとに算出し、算出した複数の移動量を用いて、前記分割基準を設定する、ことを特徴とする付記１２に記載の植物生育観測システム。
【０１７２】
（付記１４）前記植物生育観測装置に接続された記憶装置を更に備え、前記記憶装置は、前記撮影画像データを格納する画像記憶手段と、前記分割基準を格納する分割基準記憶手段と、前記統計量算出手段が算出した統計量を格納する統計量記憶手段とを含むことを特徴とする付記１２または１３に記載の植物生育観測システム。
【０１７３】
（付記１５）植物体を撮影した撮影画像を、該植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割し、前記分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出し、前記算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を推定する、ことを特徴とする生育状態推定方法。
【０１７４】
（付記１６）植物体を撮影し、撮影した撮影画像を示す撮影画像データを受信し、前記受信した撮影画像データにより表される前記撮影画像を、前記植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割し、前記分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出し、前記算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を示す生育指標を推定する、ことを特徴とする生育指標推定方法。
【０１７５】
（付記１７）植物体を撮影した撮影画像を、該植物体の生育特性に基づいて複数の分割領域に分割する処理と、前記分割された複数の分割領域の夫々において、該分割領域の画像からなる分割画像データの統計量を、分割領域毎に算出する処理と、前記算出された前記統計量に基づいて、前記植物体の生育状態を推定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【０１７６】
（付記１８）付記１７に記載のプログラムを記憶する、ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体。
【０１７７】
なお、本発明の植物生育観測装置は、ハウス栽培、露地栽培等における野菜、果物、花卉等の作物の生育観測に適用できる。また、灌水、給液、冷暖房機等の制御装置と組み合わせることで、植物工場等における、自動化された作物生育装置にも適用可能である。
【０１７８】
この出願は、２０１４年７月２９日に出願された日本出願特願２０１４−１５３５５１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１７９】
１、２、３、４    植物生育観測システム
１０００    植物体
１１００    植物体支持部材
２０００    撮像装置
３０００    植物生育観測装置
３１００    植物体領域抽出部
３２００    領域分割部
３３００    統計量算出部
３３０１、３３０２    分割データ統計量算出部
３４００    生育指標推定部
３５００    領域分割部
３６００    統計量算出部
４０００    記憶装置
４１００    画像記憶部
４２００    分割基準記憶部
４３００    統計量記憶部
５０００    表示装置
６０００    植物生育観測装置
６２００    領域分割部
６７００    設定部
７０００    記憶装置
１００    生育状態推定装置
１２０    分割部
１３０    算出部
１４０    推定部
１０１    ＲＡＭ
１０２    ＲＯＭ
１０３    通信インタフェース
１０４    記憶媒体
１０５    ＣＰＵ
Ｒ    植物体画像データ
ＰＲ    過去の植物体画像データ
Ｄ    分割画像データ
Ｐ    過去の撮影画像データ
ＳＴ    統計量
【図１】
2016017150.tif 000003
【図２】
2016017150.tif 000004
【図３】
2016017150.tif 000005
【図４】
2016017150.tif 000006
【図５】
2016017150.tif 000007
【図６】
2016017150.tif 000008
【図７】
2016017150.tif 000009
【図８】
2016017150.tif 000010
【図９】
2016017150.tif 000011
【図１０】
2016017150.tif 000012
【図１１】
2016017150.tif 000013
【国際調査報告】
2016017150.tif 000014
2016017150.tif 000015
2016017150.tif 000016
2016017150.tif 000017