(57)【要約】【課題】  迅速かつ高精度で土壌改良の進行度合いを判断することができる土壌状態判定方法を提供する。【解決手段】  判定対象となる土壌の画像を撮像手段２によって撮像する。撮像した画像を画像処理装置１に出力する。画像処理装置１における画像処理部１２には、基準となる土壌を撮像した画像からなる基準画像の輝度値の分布が記憶されている。画像処理部１２では、判定対象となる土壌の画像における輝度値の分布を求める。比較判定部１３では、基準画像の輝度値の分布と判定対象となる画像における輝度値の分布を比較し、その結果に基づいて、判定対象となる画像の土壌判定を行う。【選択図】  図１
2008304479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、
基準となる土壌を撮影した画像からなる基準画像の輝度値の分布をあらかじめ記憶しておく基準土壌準備記憶工程と、
前記判定対象となる土壌の画像における輝度値の分布と、前記基準画像における輝度値の分布とを比較することにより、前記判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、
を備えることを特徴とする土壌状態判定方法。
【請求項２】
判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮影する撮像工程と、
前記判定対象となる土壌の画像における任意の領域での特徴値のランダム状態を検出するランダム状態検出工程と、
前記特徴値のランダム状態に基づいて、前記判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、
を備えることを特徴とする土壌状態判定方法。
【請求項３】
判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、
前記判定対象となる土壌の画像における特徴値の分布の重心を求める重心算出工程と、
前記特徴値の分布の重心に基づいて、前記判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、
を備えることを特徴とする土壌状態判定方法。
【請求項４】
判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、
前記判定対象となる土壌の画像における輝度値の傾きのランダム状態を検出する傾きランダム状態検出工程と、
前記輝度値の傾きのランダム状態に基づいて、前記判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、
を備えることを特徴とする土壌状態判定方法。
【請求項５】
判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、
前記判定対象となる土壌の画像に基づいて、前記判定対象となる土壌の空間周波数を検出する空間周波数検出工程と、
前記空間周波数に基づいて、前記判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、
を備えることを特徴とする土壌状態判定方法。
【請求項６】
判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、
前記判定対象となる土壌の画像に基づいて、前記判定対象となる土壌を所定の方向に移動させたときの前記判定対象となる土壌の移動速度分布を検出する移動状態検出工程と、
前記判定対象となる土壌の移動速度に基づいて、前記判定対象となる土壌の移動速度の分布に基づいて、前記判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、
を備えることを特徴とする土壌状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌状態判定方法に係り、特に、撮像手段によって撮像された画像を用いた土壌状態判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土植栽工事、土木工事、汚染土壌浄化工事等で行われる土壌改良では、改良前の土壌状態に対して必要に応じた土壌改良剤等を注入し、混合機を用いて攪拌混合して、目的の土壌に改良する作業が行われる。土壌改良を行う際の目的の土壌状態は、その需要現場によって異なる。たとえば、微生物の能力を利用して汚染土壌を浄化する工事では、微生物の能力が最大限に発揮できるように土壌中の酸素量を確保する必要がある。そのため、土壌空隙（気相）が均一で多くなるような土壌が要求される。
【０００３】
このような土壌改良工事を行う際には、現場作業に先立って、事前の混合条件の検討が行われる。具体的には、改良前土壌の含水量、土粒子の粒径などの条件を踏まえて、土壌改良剤の混合量、混合機での運転条件等を決定して現場で適用する。しかしながら、実際には改良前土壌はその量も多く、まったく同じ土壌状態ではない。そのため、事前前検討の条件では目的の土壌状態にならない場合もあり、現場での調整はその都度必要である。その調整は、できるかぎり早急に実施しなければ工事の無駄が発生する。
【０００４】
そこで、現場での調整を行う際の土壌状態を把握する技術を用いたものとして、特開平８−８４９８３号公報に開示された環境保全加速システムがある。この環境保全加速システムでは、土壌等の処理物質に有効微生物（ＥＭ）を施し、処理物質の有効化を図るものである。そのため、処理物質となる土壌に拡大画像・断層図センサ等のセンサ群を設け、直接拡大画像および断層画像データ等を記録演算表示部に出力する。記録演算表示部では、これらの直接拡大画像等から土壌の状態を検出するというものである。
【特許文献１】特開２００７−１０５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に開示された環境保全加速システムでは、単に直接拡大画像等から土壌の状態を検出するものであり、土壌を有効化、換言すれば状態の改善度合いまでをも検出するものではなかった。そのため、土壌の改良が進んでいるか否かの判断を直接行うことができないものであった。
【０００６】
他方、実際の現場では、土壌改良の進行度合いを現場作業者が目視によって判定し、または目視に加えて簡単な土壌状態の物性測定検査を併用して判定するのが現状である。ところが、このような判定方法では、現場作業者の目視判断の場合、作業工程的には混合機からある程度土壌が排出された後にしか目視判定はできないため、時間的に遅れるという問題がある。また、目視による判定でしかないため、現場作業者の勘に依存する部分が大きく、作業者ごとでその判断が変動する可能性があり、安定した土壌状態を提供できないという問題があった。ここで、物性測定検査を併用した場合には、判定精度は向上するものの、物性測定検査のためにさらに長時間を要することになった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、迅速かつ高精度で土壌の状態や土壌改良の進行度合いを判断することができる土壌状態判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決した本発明に係る土壌状態判定方法は、判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、基準となる土壌を撮影した画像からなる基準画像の輝度値の分布をあらかじめ記憶しておく基準土壌準備記憶工程と、判定対象となる土壌の画像における輝度値の分布と、基準画像における輝度値の分布とを比較することにより、判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る土壌状態判定方法においては、判定対象となる土壌の画像を撮像し、あらかじめ記憶された基準画像との比較によって土壌の状態を判定している。このため、基準画像という指標との比較において土壌状態を判定できるので、作業員の勘に頼るなどの必要はなく、精度の高い判定を行うことができる。また、判定対象となる土壌の画像を撮像し、その画像から土壌状態を判定しているので、迅速な処理を行うことができる。
【００１０】
また、判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮影する撮像工程と、前記判定対象となる土壌の画像における任意の領域での特徴値のランダム状態を検出するランダム状態検出工程と、前記特徴値のランダム状態に基づいて、前記判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、を備える態様とすることができる。
【００１１】
このように特徴値のランダム状態を検出して状態判定を行うことにより、基準画像などをあらかじめ用意しておく必要もなく、迅速かつ高精度な土壌の状態判定を行うことができる。しかも、ランダム状態を検出することにより、特徴値のムラを判定し、安定性の向上を図ることができる。なお、本発明の特徴値としては、輝度値が好適に用いられるが、その他、色度、明度などを利用することもできる。
【００１２】
さらに、判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、前記判定対象となる土壌の画像における特徴値の分布の重心を求める重心算出工程と、前記特徴値の分布の重心に基づいて、前記判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、を備える態様とすることもできる。
【００１３】
このように、特徴値の分布の重心を求める態様としても、迅速かつ高精度な土壌の判定を行うことができる。なお、本発明においても、特徴値としては輝度値が好適に用いられるが、色度、明度等を用いることもできる。
【００１４】
また、判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、判定対象となる土壌の画像における輝度値の傾きのランダム状態を検出する傾きランダム状態検出工程と、輝度値の傾きのランダム状態に基づいて、判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、を備える態様とすることができる。
【００１５】
このように、土壌を撮像した画像における輝度値の傾きのランダム状態を利用することによって、迅速かつ高精度な土壌の状態判定を行うことができるとともに、土壌の細かさを好適に判定することができる。
【００１６】
さらに、判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、判定対象となる土壌の画像に基づいて、判定対象となる土壌の空間周波数を検出する空間周波数検出工程と、空間周波数に基づいて、判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、を備える態様とすることができる。
【００１７】
このように、土壌を撮像した画像における空間周波数を利用することによっても、迅速かつ高精度な土壌の状態判定を行うことができるとともに、土壌塊によるムラを好適に検出することができる。
【００１８】
そして、判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、判定対象となる土壌の画像に基づいて、判定対象となる土壌を所定の方向に移動させたときの判定対象となる土壌の移動速度分布を検出する移動状態検出工程と、判定対象となる土壌の移動速度に基づいて、判定対象となる土壌の移動速度の分布に基づいて、判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、を備える態様とすることができる。
【００１９】
このように、土壌を撮像した画像における移動速度分布を利用することによっても、迅速かつ高精度な土壌の状態判定を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のとおり、本発明によれば、迅速かつ高精度で土壌改良の進行度合いを判断することができる土壌状態判定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
【００２２】
図１は、第１の実施形態に係る土壌状態判定方法を行う状態を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る土壌状態判定方法に用いる土壌状態判定装置Ｍ１は、画像処理装置１を備えている。画像処理装置１には、画像入力部１１、画像処理部１２、および状態判定部１３が設けられており、そのうちの画像入力部１１には、撮像装置２が接続されている。撮像装置２は、コンベア３によって搬送される土壌を撮像しており、コンベア３における撮像位置Ｓは、照明装置４によって照射されている。
【００２３】
撮像装置２としては、画像の２次元的な広がりを特徴として用いる、いわゆるエリアセンサが用いられている。エリアセンサを撮像装置２として用いているので、画像の２次元的特徴を好適に捉えることができる。撮像装置２によって撮像された画像は、画像処理装置１における画像入力部１１に出力される。画像入力部１１では、出力された画像に所定の入力処理を施す。画像入力部１１で入力処理された画像は、画像処理部１２に出力される。画像処理部１２では、所定のエッジ処理などの画像処理を施して、状態判定部１３に出力する。状態判定部１３では、画像処理された画像に基づいて、土壌の状態を判定する。これら画像処理部１２および状態判定部１３における処理の詳細については後述する。状態判定部１３における判定結果は、図示しないモニタなどの所定の出力装置に出力される。撮像装置２により、コンベア３の上に搭載されて搬送される土壌を撮像することにより、判定対象となる土壌に対して非接触の状態で簡便に土壌判定を行うことができる。
【００２４】
次に、本実施形態に係る画像処理装置１における処理について説明する。本実施形態に係る画像処理装置１においては、いくつかの判定手法によって、土壌の状態を判定することができる。以下、それらの判定方法について順次説明する。
【００２５】
＜第１判定手法＞
第１判定手法では、画像処理部１２において、基準となる土壌の画像の輝度分布をあらかじめ記憶しておく。基準となる土壌は、たとえば土粒子が細かく、水分が多すぎず、気泡が土壌中に適度に分散している土壌とすることができる。このような基準となる土壌をあらかじめ撮像し、撮像された画像から基準となる土壌の輝度分布を求め、その輝度分布をあらかじめ記憶しておく。
【００２６】
このような基準となる土壌の画像の輝度分布をあらかじめ記憶しておき、土壌状態の判定を行う際には、画像処理部１２において、撮像装置２から出力された判定対象となる土壌の画像の輝度分布を求める。これら基準となる土壌の画像の輝度分布と、撮像された判定対象となる画像の輝度分布をそれぞれ状態判定部１３に出力する。状態判定部１３では、画像処理部１２から出力された基準となる土壌の画像の輝度分布と、判定対象となる画像の輝度分布とを比較し、両者の一致度を判定する。両者の一致度の判定では、下記（１）を用いることができる。
【００２７】
【数１】
2008304479.tif 000003
この（１）式によって求められた一致度ｌに基づいて、判定対象となる土壌の状態判定を行うことができる。ここで、図２（ａ）〜（ｄ）に、それぞれ画像の輝度分布の一例を示す。図２（ａ）（ｃ）は、判定対象となる土壌を撮像した画像の輝度分布であり、（ｂ）、（ｄ）は、あらかじめ記憶された基準となる土壌の画像の輝度分布である。図２（ａ）と図２（ｂ）との間の類似度と、図２（ｃ）と図２（ｄ）の類似度とを比較すると、図２（ｃ）と図２（ｄ）の方が、両者の類似度が高い。このように、基準となる画像と判定対象となる土壌の画像との輝度分布とを比較することにより、土壌の状態の良否を判定することができる。そして、一致度が高いほど、良質な土壌であり、土壌改良を行っている場合には、その改良が進行していると判定することができる。また、輝度情報を利用することにより、土壌の種類や色に左右されない判定を行うことができる。
【００２８】
＜第２判定手法＞
第２判定手法では、画像処理部１２において、撮像装置２から出力された判定対象となる土壌の画像における輝度値の分布を求め、状態判定部１３に出力する。状態判定部１３では、出力された画像における輝度値の分布に基づき、画像における任意の領域である複数の一定領域内において、所定値以上の輝度値が存在する確率を下記（２）式を用いて算出する。
【００２９】
【数２】
2008304479.tif 000004
（２）式より算出されるｘが小さいほどランダム性が高く、土壌が塊になっておらずに細かくなっていることがわかる。したがって、上記（２）式により算出されるｘが小さいほど良質な土壌であり、土壌改良を行っている場合にはその改良が進んでいると判定することができる。このようなランダム性に基づいて土壌状態を判定することにより、輝度などの特徴のムラなどを用いた安定した判定を行うことができる。
【００３０】
この判定手法では、画素の特徴として輝度に着目し、輝度値の分布に基づいてランダム性を判定しているが、画像における他の特徴、たとえば色度や明度の分布に基づいて判定を行うこともできる。また、ランダム性を判定するための領域は任意の位置、大きさとすることができる。
【００３１】
＜第３判定手法＞
第３判定手法では、画像処理部１２において、撮像装置２から出力された判定対象となる土壌の画像における輝度値の分布を求めて、状態判定部１３に出力する。状態判定部１３では、出力された画像における輝度値の分布に基づき、画像における任意の領域である複数の一定領域内において、輝度値の重心を求めて、その偏りを検出する。画像における輝度値の重心は、一定領域内における輝度値のランダム性を擬似的に表現している。輝度値の重心は下記（３）式〜（５）式に基づいて求めることができる。
【００３２】
【数３】
2008304479.tif 000005
なお、式中、ｘ、ｙは、それぞれ画像におけるｘ座標、ｙ座標、ｆ（ｘ，ｙ）は、座標（ｘ、ｙ）における輝度値を示している。
【００３３】
この結果、（５）式によって算出されたｌの値が小さいほど、重心の偏りが小さいことを示している。重心の偏りが小さいということは、土壌が塊をなしておらず、細かくなっていることを示している。したがって、上記（５）式より算出されるｌが小さいほど良質な土壌であり、土壌改良を行っている場合には、その改良が進んでいると判定することができる。このような輝度値などの特徴値の重心を求めて土壌状態を判定することにより、土壌のランダム性を擬似的に求めることができる。このように、土壌の重心からそのランダム性を擬似的に求めることにより、判定の高速化を図ることができる。
【００３４】
この判定手法では、画素の特徴として、輝度に着目し、輝度値の分布に基づいて重心を判定しているが、画像における他の特徴、たとえば色度や明度に基づいて重心を判定する態様とすることもできる。また、重心を判定するための領域は任意の位置、大きさとすることができる。
【００３５】
＜第４判定手法＞
第４判定手法では、画像処理部１２において、撮像装置２から出力された判定対象となる土壌の画像に１次微分を施して特徴値としての輝度値の傾きを検出するためのエッジ抽出を行う。その抽出したエッジを状態判定部１３に出力する。状態判定部１３では、抽出したエッジのうち、一定の長さ以上のエッジについて、その方向性を測定する。ｘ方向への方向性およびｙ方向への方向性は、それぞれ下記（６）式、（７）式で求めることができ、全体の方向性は下記（８）式で求めることができる。
【００３６】
【数４】
2008304479.tif 000006
判定対象となる土壌において、土壌塊が大きく、水分が多い部分がある場合には、輝度の分布がまだらになってそのエッジ群に方向性が見られる。したがって、上記（８）式で求めたエッジ方向のランダム状態をエッジ方向の分散として求める。エッジ方向の分散が小さいと、土壌塊が少なく、まだらな状態にはなっていないと判定することができる。このことから、（８）式によりエッジの方向性を求め、このエッジの方向性の分散が小さいほど、良質な土壌であり、土壌改良を行っている場合には、その改良が進んでいると判定することができる。
【００３７】
＜第５判定手法＞
第５判定手法では、画像処理部１２において、撮像装置２から出力された判定対象となる土壌の画像（９）式に基づいてフーリエ変換し、判定対象となる土壌の空間周波数を算出する周波数解析を行う。
【００３８】
【数５】
2008304479.tif 000007
画像処理部１２は、（９）式による周波数解析を行って算出した空間周波数を状態判定部１３に出力する。状態判定部１３では、画像処理部１２から出力された空間周波数に基づいて、土壌における周波数特性による判定を行う。この手法では、周波数成分を見ているので、輝度変化の方向成分には依存していない。土壌において、土壌塊が多く土壌状態が良くないものは、輝度値に細かい変化がないために、周波数成分として低周波の要素が大きくなる。ここで、図３に２つの画像における空間周波数と強度の関係と表すグラフを示す。図３に示す第１の画像のグラフでは、低周波数の成分が多く現れているに対して、第２の画像のグラフでは、高周波数の成分が現れている。この例では、第２の画像における土壌の方が良質な土壌であり、土壌改良を行っている場合には、改良が進行していると判断することができる。
【００３９】
また、空間周波数を用いる態様としては、フーリエ変換による演算を行うことなく、単に画像圧縮技術を用いる態様とすることもできる。画像圧縮技術で用いられるＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）等では、画像が離散コサイン変換（discrete cosine transform、以下「ＤＣＴ」という）され、その特徴量によりフレグランス符号に代表化される。このため、土壌を撮像した画像において、土壌塊が少なく、良質の土壌を撮像している場合、画像成分には細かい情報が多く、ＤＣＴによって高周波成分の特徴強度が大きくなるので、良質な土壌を撮像するほど、画像圧縮をした際の圧縮率が低くなる。したがって、判定対象となる土壌を撮像した画像を圧縮した際の画像の圧縮率が低く、換言すれば、圧縮後の画像サイズが大きくなるほど、判定対象の土壌は良質であると判断することができる。
【００４０】
このように、本実施形態に係る土壌状態判定方法においては、いずれも判定対象となる土壌を撮像し、その画像に基づいて土壌の状態を判定することができる。したがって、作業員の目視等による判断を必要としないので、迅速かつ高精度で土壌の状態や土壌改良の進行度合いを判断することができる。
【００４１】
ここで、上記各手法による判定結果のうち、第２、第３、第５判断手法による判定結果の例を表１に示す。表１において、第２判定手法は、上記（２）式で求めたランダム性を示し、第３判定手法は、上記（５）式で求めた重心偏りであり、第５判定手法は圧縮した画像のサイズをそれぞれ示す。また、サンプル４は、他のサンプル１〜サンプル３よりも良質な土壌である。
【００４２】
【表１】
2008304479.tif 000008
表１からわかるように、サンプル１〜サンプル４を比較すると、サンプル４は、他のサンプル１〜サンプル３と比べて、そのランダム性が低く、圧縮画像が大きくなっている。また、重心偏りは、サンプル２よりは大きいものの、他のサンプルよりは小さくなっている。このように、良質な土壌を撮像することにより、そのランダム性および重心傾きは小さく、圧縮画像は大きくなるので、これらの結果に基づいて良好に土壌の良否を判定することができる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本実施形態に係る土壌状態判定方法を行う状態を示す模式図である。図４に示すように、本実施形態にかかる土壌状態判定方法に用いる土壌状態判定装置Ｍ２は、上記第１の実施形態と同様、画像入力部１１、画像処理部１２、および状態判定部１３が設けられた画像処理装置１を有している。画像入寮部は、コンベア５によって搬送される土壌を撮像する撮像装置２に接続されており、撮像装置２は、撮像した土壌の画像を画像処理装置１に出力している。
【００４４】
また、土壌を搬送するコンベア５は、上段コンベア５Ａと下段コンベア５Ｂとを備えている。また、上段コンベア５Ａと下段コンベア５Ｂとの間には、土壌を滑らせる傾斜面を備える傾斜台６が介在されて設けられており、傾斜台６は、上段コンベア５Ａの終端部と下段コンベア５Ｂの始端部とを接続している。上段コンベア５Ａで搬送された土壌は、上段コンベア５Ａの終端部に達すると、傾斜台６に供給される。傾斜台６に達した土壌は、傾斜台６の上を流れ落ち、下段コンベア５Ｂの始端部に到達し、下段コンベア５Ｂの始端部から下段コンベア５Ｂに搭載される。撮像装置２は、傾斜台６の上を流れ落ちる土壌を撮像している。また、傾斜台６の正面情報には、照明装置４が配設されており、傾斜台６の上における土壌の撮像位置Ｓを照射している。
【００４５】
以上の構成を有する本実施形態に係る土壌状態判定装置Ｍ２における処理について説明する。本実施形態における判定手法を第６判定手法として説明する。
【００４６】
＜第６判定手法＞
第６判定手法では、画像処理部１２において、撮像装置２から出力された判定対象となる土壌の画像における移動速度分布としてのオプティカルフローを求め、状態判定部１３に出力する。状態判定部１３では出力されたオプティカルフローに基づいて、土壌状態を判定する。傾斜台６の上を滑る土壌が塊をほとんど持たない良質な土壌であると、傾斜台６の上を滑る速度が速くなる。画像処理部１２においては、傾斜台６の上を土壌が滑り落ちることにより、経時に変化する画像を撮像して、各不意レーム間の画像からオプティカルフローを求めている。このオプティカルフローに基づいて、土壌の流れ落ちる速度を検出し、状態判定部１３では、滑り落ちる速度が速い場合には、良質な土壌であり、土壌改良が行われている場合には、改良が進んでいると判定することができる。
【００４７】
このように、本実施形態に係る土壌状態判定方法においても、判定対象となる土壌を撮像し、その画像に基づいて土壌の状態を判定することができる。したがって、迅速かつ高精度で土壌の状態や土壌改良の進行度合いを判定することができる。さらに、判定対象となる土壌を斜面の上で滑らせることにより、土壌の粘性を取得することができるので、その分判定精度の向上に寄与する。
【００４８】
また、本発明に係る土壌状態判定方法を行う土壌状態判定装置の他の例について説明する。図５は、他の土壌状態判定装置で土壌状態判定方法を行う状態を示す模式図である。図５に示すように、本実施形態に係る土壌状態判定方法に用いる土壌状態判定装置Ｍ３は、上記第１の実施形態と同様、画像入力部１１、画像処理部１２、および状態判定部１３が設けられた画像処理装置１を有している。画像入力部１１は、コンベア７によって搬送される土壌を撮像する撮像装置２に接続されており、撮像装置２は、撮像した土壌の画像を画像処理装置１に出力している。
【００４９】
また、土壌を搬送するコンベア７は、上段コンベア７Ａと下段コンベア７Ｂとを備えている。上段コンベア７Ａで搬送された土壌は、上段コンベア７Ａの終端部まで搬送された後に落下する。上段コンベア７Ａの終端部の下方位置には、下段コンベア７Ｂの始端部が配置されており、上段コンベア７Ａの終端部から落下した土壌は、下段コンベア７Ｂの始端部から下段コンベア７Ｂ上に搭載される。撮像装置２は、上段コンベア７Ａの終端部から下段コンベア７Ｂの始端部に落下する土壌を撮像している。また、上段コンベア７Ａの終端部から下段コンベア７Ｂの始端部に落下する土壌を挟んだ撮像装置２の裏側には、照明装置４が配設されており、落下する土壌における撮像位置を照射している。このように、土壌を落下させることによって、水分量による土壌の状態をより判定しやすい状況を作ることができる。
【００５０】
この例に係る土壌状態判定装置Ｍ３においては、上記の第１判定手法から第６判定手法のうち、第６判定手法を除いた第１判定手法〜第５判定手法の各判定手法による土壌状態判定方法を行うことができる。
【００５１】
また、上記第１の実施形態において、撮像位置Ｓを照射する照明装置４および撮像装置２の設置位置の関係を適宜変更することができる。図６は、照明装置および撮像装置の設置位置を説明する説明図である。図６（ａ）に示すように、照明装置４は、コンベア５における搬送方向から見て側方に設置されており、側方から撮像位置Ｓを照射している。また、撮像装置２はコンベア５の搬送方向から見て後方位置に設置されており、照明装置４による照射方向から見て側方位置に配置されている。あるいは、図６（ｂ）に示すように、コンベア５の側方に照明装置４を設置して、側方から撮像位置を照射するとともに、照明装置４が設けられている位置から見て、コンベア５を挟んだ反対側の位置に撮像装置２を設置することもできる。
【００５２】
図６（ａ）に示すように、照明装置４をコンベア５の搬送方向（土壌の搬送方法）の側方に設置して、側方から照明を当てることにより、土壌に影を作りやすくすることができる。このため土壌に塊がある場合には、その塊を判別しやすくなる。また、撮像装置２を照明の入射角に対する反射角に対応する位置に設置することにより、水分が多く反射の大きい土壌の判別が容易となる。この例による土壌状態判定装置は、上記第１〜第６判定手法のうちの、第６判定手法を除く第１〜第５判定手法に利用することができる。
【００５３】
また、図６（ｂ）に示すように、照明装置４をコンベア５の搬送方向の側方に設置して側方から照明を当てるとともに、その反対側に撮像装置２を設置すると、土壌の光反射を撮像装置２で捉えることができる。このような土壌の光反射を捉えた画像から土壌判定を行うことにより、土壌の艶（水分量）を好適に判定することができる。この例による土壌状態判定装置は、上記第１〜第６判定手法のうちの、第６判定手法を除く第１〜第５判定手法に利用することができる。
【００５４】
さらに、図７に示す態様とすることもできる。図７に示す態様では、撮像装置２として、いわゆるラインセンサが用いられている。ラインセンサは、画像の１次元的特徴を用いて高速かつ連続的に判定処理を行うことができるカメラであり、ラインセンサを用いることで、高速かつ連続的な処理が可能となる。このラインセンサからなる撮像装置２をコンベア５の側方に設置し、コンベア５を挟んだ撮像装置２の反対側に照明装置４を設置している。この態様において、撮像装置２は、コンベア５上における１ライン分の画像を撮像している。ここでいう１ラインとは、コンベア５の搬送方向の幅が、画像処理を行う際の数ピクセル、たとえば１ピクセル分の幅となっている状態をいう。この１つのラインの情報によって、土壌状態を判定することができる。このような１つのラインの情報で判定を行うことにより、情報量が少ないことから、高速処理が可能となる。また、コンベア５の流れにより土壌が連続して搬送されてくるので、連続的な処理を行うことができる。この土壌状態判定装置は、上記第１〜第６判定手法のうち、第１〜第３判定手法に用いることができる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では第１〜第６の判定手法を単独で用いているが、これらの手法を複数利用して土壌の状態判定を行うこともできる。このように、複数の手法を利用することにより、さらに高精度な状態判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１の実施形態に係る土壌状態判定方法を行う状態を示す模式図である。
【図２】（ａ）（ｃ）は、判定対象となる土壌を撮像した画像の輝度分布を示すグラフであり、（ｂ）、（ｄ）は、あらかじめ記憶された基準となる土壌の画像の輝度分布を示すグラフである。
【図３】２つの画像における空間周波数と強度の関係と表すグラフである。
【図４】第２の実施形態に係る土壌状態判定方法を行う状態を示す模式図である。
【図５】他の土壌状態判定装置で土壌状態判定方法を行う状態を示す模式図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）とも、照明装置および撮像装置の設置位置を説明する説明図である。
【図７】他の土壌状態判定装置で土壌状態判定方法を行う状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…画像処理装置、２…撮像装置、３，５，７…コンベア、４…照明装置、５Ａ，７Ａ…上段コンベア、５Ｂ，７Ｂ…下段コンベア、６…傾斜台、７…コンベア、１１…画像入力部、１２…画像処理部、１３…状態判定部、Ｍ１〜Ｍ３…土壌状態判定装置、Ｓ…撮像位置。
【図１】
2008304479.tif 000009
【図２】
2008304479.tif 000010
【図３】
2008304479.tif 000011
【図４】
2008304479.tif 000012
【図５】
2008304479.tif 000013
【図６】
2008304479.tif 000014
【図７】
2008304479.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月2日(2008.10.2)
【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】
判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、
前記判定対象となる土壌の画像における特徴値の分布の重心を求める重心算出工程と、
前記特徴値の分布の重心に基づいて、前記判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、
を備えることを特徴とする土壌状態判定方法。
【請求項２】
前記土壌は、落下して搬送されており、
前記撮像工程では、落下する土壌を撮像する請求項１に記載の土壌状態判定方法。
【請求項３】
前記撮像工程では、搬送される前記土壌を照射装置によって側方から照射し、
前記土壌の搬送方向から見て後方の位置に配置された前記撮像装置によって、前記土壌を撮像する請求項１または請求項２に記載の土壌状態判定方法。
【請求項４】
前記撮像工程では、搬送される前記土壌を照射装置によって側方から照射し、
前記照射装置による照射方向から見て前記土壌を挟んだ反対側の位置に配置された前記撮像装置によって、前記土壌を撮像する請求項１または請求項２に記載の土壌状態判定方法。
【請求項５】
前記撮像工程では、エリアセンサによって前記土壌を撮像する請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の土壌状態判定方法。
【請求項６】
前記撮像工程では、ラインセンサによって前記土壌を撮像する請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の土壌判定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決した本発明に係る土壌状態判定方法は、判定対象となる土壌の画像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、判定対象となる土壌の画像における特徴値の分布の重心を求める重心算出工程と、特徴値の分布の重心に基づいて、判定対象となる土壌の状態を判定する状態判定工程と、を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、土壌は、落下して搬送されており、撮像工程では、落下する土壌を撮像する態様とすることができる。
さらに、撮像工程では、搬送される土壌を照射装置によって側方から照射し、土壌の搬送方向から見て後方の位置、または照射装置による照射方向から見て土壌を挟んだ反対側の位置に配置された撮像装置によって、土壌を撮像する態様とすることができる。
あるいは、撮像工程では、エリアセンサまたはラインセンサによって土壌を撮像する態様とすることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】