(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切り花の頂部より該切り花の茎と反対側から可視光で前記切り花を照射して該反対側から前記切り花を撮影し、
撮影された前記切り花のデジタル画像を走査してＲＧＢ信号に変換し、
変換されたＲＧＢ信号を所定の変換情報に基づいて色相、彩度、輝度を構成要素とするＨＳＩ表色系の画像情報に変換し、
該ＨＳＩ表色系に変換された画像情報から所定の変換情報に基づいて前記切り花の茎葉部分及び蕾花部分を識別し、
識別された茎葉部分及び蕾花部分の画像情報に基づいて前記切り花の開花程度を判断するための開花程度値を算出することを特徴とする切り花の開花程度判断方法。
【請求項２】
前記ＨＳＩ表色系に変換された前記画像情報は、前記輝度が所定値以上で且つ前記色相が緑系であるときに前記切り花の茎葉部分と識別され、前記輝度が所定値以上で且つ前記色相が緑系以外であるときに前記蕾花部分と識別されることを特徴とする請求項１に記載の切り花の開花程度判断方法。
【請求項３】
前記開花程度値は、識別された前記蕾花部分の画素数と前記茎葉部分の画素数の比を対数変換して算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の切り花の開花程度判断方法。
【請求項４】
切り花の頂部より該切り花の茎と反対側から撮影した前記切り花のデジタル画像を走査してＲＧＢ信号を出力するカラー画像読取手段と、
該カラー画像読取手段によって出力されたＲＧＢ信号を所定の変換情報に基づいて色相、彩度、輝度を構成要素とするＨＳＩ表色系の画像情報に変換する表色系変換手段と、
該表色系変換手段によって変換されたＨＳＩ表色系の画像情報から所定の変換情報に基づいて前記切り花の茎葉部分及び蕾花部分を識別し、この識別された茎葉部分及び蕾花部分に基づいて前記切り花の開花程度を判断するための開花程度値を算出する識別演算手段とを有することを特徴とする切り花の開花程度判断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切り花の開花程度を判断して切り花の選別を可能にする切り花の開花程度判断方法及び開花程度判断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
切り花の生産地では、高齢化による生産者が減少する一方で、企業的農家による規模拡大が進んでおり、またホームユースの需要に合わせた短茎切り花の栽培技術が開発されつつある。
【０００３】
このような生産地においては、品質が高く且つ鮮度の良い切り花を消費者に提供するために、所望の開花程度（咲き前）の花を収穫して出荷することが行われている。このため、開花程度（咲き前）の判断は、花の収穫調製において重要な作業である。
【０００４】
この開花程度（咲き前）の判断は、花色の変化、花直径の増加、花弁の開度、茎葉と花のボリウムのバランスや、小ギク等の多花性の切り花では花房全体が評価対象になる。つまり、開花程度の判断は、これらを代表するような単一の指標によって行われるのではなく、これらの判断要素を総合的に判断して行われる。このため、開花程度の定量手法は全く開発されておらず、生産段階において熟練した作業者が開花程度を判断するしかないのが現状である。
【０００５】
また花の収穫作業は、生産者が圃場で開花程度（咲き前）を判断しながら数回に分けて行っているが、切り花生産の省力化を考えると、熟練を要する収穫作業は非効率的であり、規模拡大の最大の障害になっている。
【０００６】
そこで、開花程度（咲き前）の判断を非熟練者でも可能にするため、熟練者が行った開花程度（咲き前）の総合判断を写真にして被判断物と見比べたり、実物と見比べたりする方法や、非特許文献１に記載されているような開花程度（咲き前）の写真を載せた刊行物を発行して、この写真と見比べる方法が取られてきた。
【０００７】
【非特許文献１】「改訂版  花の切り前」，誠文堂新光社，１９９４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような開花程度（咲き前）を写真や実物と見比べる従来の方法では、これらを見る者の主観が入って判断基準が異なる場合が生じ、判断基準の客観性や再現性に欠けるという問題がある。
【０００９】
さらに従来の判断手法は、判断基準が数値化されていないので、機械や非熟練者による開花程度の判断や切り花の選別への応用が困難であり、また花数や茎葉のボリウム等の個体間差を考慮することができないので、写真や実物で示された以外の切り花の適用には限界があるという問題がある。
【００１０】
本発明は、開花程度（咲き前）の判断基準が客観性且つ再現性を有し、機械や非熟練者による切り花の選別作業が可能となり、花数や茎葉のボリウム等の個体間差を考慮した開花程度（咲き前）の判断が可能な切り花の開花程度判断方法及び開花程度判断装置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】
【００１１】
このような課題を解決するため、本発明の切り花の開花程度判断方法は、切り花の頂部より該切り花の茎と反対側から可視光で切り花を照射して該反対側から切り花を撮影し、撮影された切り花のデジタル画像を走査してＲＧＢ信号に変換し、変換されたＲＧＢ信号を所定の変換情報に基づいて色相、彩度、輝度を構成要素とするＨＳＩ表色系の画像情報に変換し、該ＨＳＩ表色系に変換された画像情報から所定の変換情報に基づいて切り花の茎葉部分及び蕾花部分を識別し、識別された茎葉部分及び蕾花部分に基づいて切り花の開花程度を判断するための開花程度値を算出することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、切り花を撮影したデジタル画像をＲＧＢ信号に変換し、このＲＧＢ信号を色相、彩度、輝度を構成要素とするＨＳＩ表色系の画像情報に変換することにより、撮影した切り花のデジタル画像を人間の眼が感じている状態に近い画像情報に変換することができる。またＨＳＩ表色系に変換された画像情報から切り花の茎葉部分及び蕾花部分を識別することにより、人間が感じるこれらの部分に合った識別が可能となる。その結果、花数や茎葉のボリウムのような個体間差を考慮した切り花の開花程度の判断が可能となり、例外的な品種を除けば、殆どの切り花品目や品種に適用することができる。また識別された茎葉部分及び蕾花部分に基づいて切り花の開花程度が数値化されるので、切り花の開花程度の判断を客観的に且つ再現性を有して行うことができる。このため、機械や非熟練者による開花程度の判断や切り花の選別への応用を可能にすることができる。
【００１３】
また本発明は、ＨＳＩ表色系に変換された画像情報が、輝度が所定値以上で且つ色相が緑系であるときに切り花の茎葉部分と識別され、輝度が所定値以上で且つ色相が緑系以外であるときに蕾花部分と識別されることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、ＨＳＩ表色系に変換された画像情報の輝度が所定値以上で且つ色相が緑系であるときに切り花の茎葉部分と識別され、輝度が所定値以上で且つ色相が緑系以外であるときに蕾花部分と識別されることにより、この識別方法は殆どの切り花品目や品種に適用可能であり、汎用性に優れる。また花弁の伸長や展開に先だって起こる「蕾の白色化」や「顎の展開」といった「緑色が失われる」開花過程を考慮した切り花の開花程度の判断を可能にすることができる。
【００１５】
また本発明に係わる開花程度値は、識別された蕾花部分の画素数と茎葉部分の画素数の比を対数変換して算出することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、開花程度値が識別された蕾花部分の画素数と茎葉部分の画素数の比を対数変換して算出されることにより、茎葉部分の画素数と蕾花部分の画素数が指数関数的な差があっても、この差を圧縮してグラフ化を容易にして、数値化される開花程度値を所定の範囲内にすることができる。
【００１７】
また本発明の切り花の開花程度判断装置は、切り花の頂部より該切り花の茎と反対側から撮影した切り花のデジタル画像を走査してＲＧＢ信号を出力するカラー画像読取手段（例えば、実施形態におけるＣＣＤカメラ３０）と、該カラー画像読取手段によって出力されたＲＧＢ信号を所定の変換情報に基づいて色相、彩度、輝度を構成要素とするＨＳＩ表色系の画像情報に変換する表色系変換手段（例えば、実施形態における表示系変換部４１）と、該表色系変換手段によって変換されたＨＳＩ表色系の画像情報から所定の変換情報に基づいて切り花の茎葉部分及び蕾花部分を識別し、この識別された茎葉部分及び蕾花部分に基づいて切り花の開花程度を判断するための開花程度値を算出する識別演算手段（例えば、実施形態における識別演算部４３）とを有することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、カラー画像読取手段により撮影された切り花のデジタル画像をＲＧＢ信号に変換し、表色系変換手段によりこのＲＧＢ信号を色相、彩度、輝度を構成要素とするＨＳＩ表色系の画像情報に変換することにより、撮影された切り花のデジタル画像を人間の眼が感じている状態に近い画像情報に変換することができる。また識別演算手段によりＨＳＩ表色系に変換された画像情報から切り花の茎葉部分及び蕾花部分を識別することにより、人間が感じるこれらの部分に合った識別が可能となる。その結果、花数や茎葉のボリウムのような個体間差を考慮した切り花の開花程度の判断が可能となり、例外的な品種を除けば、殆どの切り花品目や品種に適用することができる。また識別された茎葉部分及び蕾花部分に基づいて切り花の開花程度が数値化されるので、切り花の開花程度の判断を客観的に且つ再現性を有して行うことができ、非熟練者による開花程度の判断や切り花の選別への応用を可能にすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係わる切り花の開花程度判断方法及び開花程度判断装置によれば、撮影された切り花のデジタル画像をＲＧＢ信号に変換し、これを色相、彩度、輝度を構成要素とするＨＳＩ表色系の画像情報に変換し、この画像情報から切り花の茎葉部分及び蕾花部分を識別し、識別された茎葉部分及び蕾花部分に基づいて切り花の開花程度を判断するための開花程度値を算出することにより、開花程度（咲き前）の判断が客観的に且つ再現性を有して行うことができ、機械や非熟練者による切り花の選別作業が可能となり、花数や茎葉のボリウム等の個体間差を考慮した開花程度（咲き前）の判断が可能な切り花の開花程度判断方法及び開花程度判断装置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】
【００２０】
以下、本発明に係わる切り花の開花程度判断方法及び開花程度判断装置の好ましい実施の形態を図１から図７に基づいて説明する。先ず、本発明に係わる切り花の開花程度判断方法を説明する前に開花程度判断装置を説明する。
【００２１】
開花程度判断装置１は、図１（構成図）に示すように、切り花Ｆを収容して光をあてる照明装置１０と、切り花Ｆの天頂側から切り花Ｆを撮影するＣＣＤカメラ３０と、ＣＣＤカメラ３０により撮影された切り花Ｆの画像を処理して切り花Ｆの開花程度を判断するための開花程度値を算出するパーソナルコンピュータ４０とを有してなる。
【００２２】
照明装置１０は、直方体形状に形成されて内部に切り花Ｆを収容可能な空間部１１ａを有する収容部１１と、収容部１１内に設けられて切り花Ｆを載せる載置台１５と、載置台１５に載せられた切り花Ｆの天頂側から可視光を照射する照明部２０とを有してなる。収容部１１は、上板１１ｂ、左右の側板１１ｃ，１１ｄ及び後板１１ｅの少なくともいずれかが開閉自在に設けられて空間部１１ａへの切り花Ｆの出し入れを容易にしている。載置台１５に載せられた切り花Ｆの周辺に配置された上板１１ｂ、左右の側板１１ｃ，１１ｄ、後板１１ｅ及び底板１１ｆの各内面には暗幕若しくは黒色の画用紙が張り付けられて、撮影対象となる切り花Ｆの背景部分からの反射光を抑制している。なお、上板１１ｂ、左右の側板１１ｃ，１１ｄ、後板１１ｅ及び底板１１ｆの各内面を黒色に塗って、切り花Ｆの背景部分からの反射光を抑制したり、黒色のゴム板を張り付けてもよい。また照明部２０は切り花Ｆの天頂側に配置される場合に限られるものではなく、切り花Ｆの頂部に対して斜め方向から可視光を照射するように配置されるようにしてもよい。前板１１ｇの中央部にはＣＣＤカメラ３０を装着するための装着孔１１ｇ１が設けられている。
【００２３】
載置台１５は、収容部１１に沿って延びて下方が凸状に湾曲する載置部１６を備える。載置部１６の先端部は照明部２０より空間部内側方向に所定距離を有した位置に配置されて、載置部１６の先端部から切り花Ｆの頂部が突出した状態での切り花Ｆを載置可能にしている。このため、切り花Ｆの蕾や花（蕾花部分Ｆａ）が互いに重なり合うことがなく、後述する切り花Ｆの開花程度値の信頼性を向上することができる。なお、載置台１５の内面や外面を黒色にすることで、反射光の影響をより少なくすることができる。
【００２４】
照明部２０は環状に形成されて前板１１ｇの内面に装着孔１１ｇ１を囲むようにして取り付けられている。このため、照明部２０は切り花Ｆの天頂側から切り花Ｆを照射することができる。照明部２０は一定の照度を有した可視光を発光し、図示しない電源からの電力供給を受けて点灯するようになっている。
【００２５】
ＣＣＤカメラ３０は、撮影したデジタル画像を走査してＲＧＢ信号を出力する。このＲＧＢ信号はケーブルＫを介してパーソナルコンピュータ４０に送られる。ＣＣＤカメラ３０は図示しない電源からの電力供給を受けて撮影可能な状態になる。
【００２６】
パーソナルコンピュータ４０は、図２（ブロック図）に示すように、ＣＣＤカメラ３０によって出力されたＲＧＢ信号を所定の変換情報に基づいて色相、彩度、輝度を構成要素とするＨＳＩ表色系の画像情報に変換する表色系変換部４１と、表色系変換部４１によって変換されたＨＳＩ表色系の画像情報から所定の変換情報に基づいて図1に示す切り花Ｆの蕾花部分Ｆａ及び茎葉部分Ｆｂを識別し、この識別された蕾花部分Ｆａ及び茎葉部分Ｆｂに基づいて切り花Ｆの開花程度を判断するための開花程度値を算出する識別演算部４３と、識別演算部４３で算出された開花程度値をディスプレイ４６に表示させる表示部４５とを有してなる。
【００２７】
表色系変換部４１によって変換されるＨＳＩ表色系の画像情報は、図３（模式図）に示すように、色相情報、彩度情報及び輝度情報から構成されており、人間の視覚に近い画像情報である。
【００２８】
また図２に示す識別演算部４３は、ＨＳＩ表色系に変換された画像情報の輝度が所定値（設定値）より小さいときに切り花の背景部分と認識し、輝度が所定値以上で色相が緑系であり彩度が所定範囲内にあるときに切り花の茎葉部分と識別し、輝度が所定値以上で且つ色相が緑系以外であるときに蕾花部分と識別する。なお、背景部分と認識するための輝度の上限値（閾値）は、任意の値に設定可能である。
【００２９】
ここで、識別演算部４３によって処理された画像の変換例を図４に示す。図４の上段に示す３つの画像は、開花程度の異なる３つの切り花（図では目視区分１，５，９と記載）のそれぞれを切り花の天頂側から撮影した画像の絵であり、図の下段に示す３つの画像は、これらの撮影画像を識別処理した画像の絵である。撮影画像の絵は背景部分が黒色（図面ではドットで示した明るい灰色）で表わされ、茎葉部分が緑色（図面では不定形の実線で囲まれた部分を示す白色）で表わされ、蕾花部分が白色又は紫色（図面では円形及び楕円形の実線で囲まれた部分を示す白色又は暗い灰色）で表わされている。一方、識別処理された下段の画像の絵は、切り花の背景部分が黒色（図面ではドットで示した明るい灰色）で表わされ、花の茎葉部分が緑色（図面では不定形の実線で囲まれた部分を示す白色）で表わされ、切り花の蕾花部分が赤色（図面では不定形の実線で囲まれた部分を示す暗い灰色）で表わされている。このように黒色を除いて緑色とそれ以外（実施例では赤色）という識別方法を採ることにより、開花程度の低い蕾は緑色（茎葉部分）と識別することができ、花弁の伸長や展開に先だって起こる「蕾の白色化」や「顎の展開」といった「緑色が失われる」開花過程を有した部分（図中のａ、ｂが示す部分）は赤色（蕾花部分）と識別することができる。このため、例外的な品種を除けば、この識別方法は殆どの切り花品目や品種に適用可能であり、汎用性に優れている。
【００３０】
また図２に示す識別演算部４３は、識別した蕾花部分の画素数と茎葉部分の画素数の比を対数変換して開花程度値（以下、「Ｆ／Ｇ値」と記す）を算出する。即ち、Ｆ／Ｇ値は次式によって表わされる。Ｆ／Ｇ値＝ｌｏｇｅ（１００×（蕾花部分の画素数／茎葉部分の画素数））。ここで、蕾花部分の画素数とは、蕾花部分と識別された部分を撮影したＣＣＤの画素数（ピクセル数）をいい、茎葉部分の画素数とは、茎葉部分と識別された部分を撮影したＣＣＤの画素数（ピクセル数）をいう。
【００３１】
図５に示すグラフは、Ｆ／Ｇ値と目視区分との関係を示したものである。このグラフは、横軸が１から１０の等級区分によって示される目視区分（目視判定）を示し、縦軸がＦ／Ｇ値×１０及び切り花の着色輪数の割合（％）等を示している。このグラフ内の実線が示すように、目視区分に対してＦ／Ｇ値が広いレンジで安定した直線性を示していることが判る。他の測定値（花弁長、花径、花高、着色輪数の割合）では、目視区分に対する直線性はなく、目視区分を代表することができない。
【００３２】
また図６に示すグラフは、Ｆ／Ｇ値と開花程度の進行過程との関係を、３品種（広島紅、みのる、やよい）について示したものであり、グラフの横軸は採花後の開花液処理の日数を示し、縦軸はＦ／Ｇ値を示している。このグラフからいずれの品種においてもＦ／Ｇ値は一貫して単調増加し、極端に硬い蕾（処理０日目）や消費者段階で満開時（処理８〜１０日目）を除くと、十分な直線性を有し、Ｆ／Ｇ値が開花程度の進行を示す客観的指標となり得ることが判る。
【００３３】
さらに図７に示すグラフは、Ｆ／Ｇ値と生産者の目視による開花程度（咲き前）の判断との関係を示したものであり、グラフの横軸はＦ／Ｇ値を示し、縦軸は生産者が出荷最適時期或いは出荷可能時期であると回答した比率（％）を示している。このグラフにおいて、Ｆ／Ｇ値を独立の変数とし、このＦ／Ｇ値と出荷可能（若しくは出荷最適）であると判断した生産者の比率との間には、実線及び破線で示すようなロジスティック回帰による近似モデルが推定可能である。そして、例えば、近似モデルの５０％の回答比率を出荷可能若しくは出荷最適な開花程度（咲き前）とすると、グラフ中央の矢印が示すように、生産者の判断をＦ／Ｇ値によって数値化することができる。例えば、出荷可能な開花程度をＦ／Ｇ値（２．０〜４．０）と数値化したり、出荷最適な開花程度をＦ／Ｇ値（２．６〜３．５）と数値化することができる。
【００３４】
このように算出された開花程度値は、図２に示す表示部４５によってディスプレイ４６に表示される。このため、作業者はディスプレイ４６に表示された開花程度値を目視するだけで切り花の開花程度を容易に判断することができる。
【００３５】
次に、切り花の開花程度判断方法について説明する。先ず、図１に示すように、開閉自在に構成された上板１１ｂ等を開け、切り花Ｆの頂部が照明部２０側に向くように切り花Ｆの姿勢を変えた状態で切り花Ｆを載置台１５上に置く。このとき、蕾や花が互いに重ならないようにするため、切り花Ｆの頂部を載置台１５の先端部から突出させた状態にする。そして、開けた上板１１ｂ等を閉じ、照明部２０を点灯し、パーソナルコンピュータ４０及びＣＣＤカメラ３０を作動させる。
【００３６】
そして、ＣＣＤカメラ３０によって切り花Ｆを撮影する。撮影された切り花Ｆの画像は、ＲＧＢ信号に変換されてＣＣＤカメラ３０から出力される。ＲＧＢ信号はケーブルＫを通ってパーソナルコンピュータ４０に送られる。パーソナルコンピュータ４０は、ＲＧＢ信号をＨＳＩ表色系の画像情報に変換し、このＨＳＩ表色系に変換した画像情報から切り花Ｆの茎葉部分Ｆｂ、蕾花部分Ｆａ及び背景部分を識別し、この識別した茎葉部分Ｆｂ及び蕾花部分Ｆａの画像情報に基づいて切り花Ｆの開花程度値を算出し、ディスプレイ４６に開花程度値を表示する。
【００３７】
このように、切り花Ｆの開花程度値が算出されてディスプレイ４６上に表示されるので、開花程度（咲き前）の判断において作業者の主観を排除することができる。このため、開花程度の判断基準が客観的となるとともに、再現性をもたせることができ、その結果、機械や非熟練者による切り花Ｆの選別作業を可能にすることができる。また花数や茎葉のボリウムのある切り花Ｆでも、前述した開花程度値の算出方法によって開花程度が数値化されるので、花数等が異なる切り花でも開花程度（咲き前）の判断を行うことができる。
【００３８】
なお、前述した実施例では、切り花Ｆの背景部分を認識するための輝度の上限値（閾値）を任意に設定可能としたが、この閾値設定を自動化してもよい。例えば、切り花を含まない背景だけの画像を予め取得しておき、開花程度を判断する切り花の画像の輝度値から予め取得した背景画像の輝度値を引き算した値を切り花の真の輝度値とすることにより、背景部分の攪乱を除去することができる。
【００３９】
また輝度値の小さい順から順番に閾値候補と設定し、その閾値で分けられる２つのクラスのクラス間分散を最大化する輝度値を閾値と決定する大津の手法等を利用することによって、茎葉部分Ｆｂと蕾花部分Ｆａとを自動的に識別するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる切り花の開花程度判断装置の概略構成図を示す。
【図２】この開花程度判断装置の一部であるパーソナルコンピュータのブロック図を示す。
【図３】ＨＳＩ表色系に変換された画像情報の模式図を示す。
【図４】切り花の撮影画像と処理画像を示す。
【図５】Ｆ／Ｇ値と目視区分との関係を示したグラフである。
【図６】開花程度の進行とＦ／Ｇ値との関係を示すグラフである。
【図７】Ｆ／Ｇ値と生産者の目視による開花程度の判断との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１  開花程度判断装置
３０  ＣＣＤカメラ（カラー画像読取手段）
４１  表示系変換部（表示系変換手段）
４３  識別演算部（識別演算手段）
Ｆ  切り花
Ｆａ  蕾花部分
Ｆｂ  茎葉部分
【図１】
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【図２】
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【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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