(57)【要約】  本技術は、測定対象物に入射する光に関する指標として、当該測定対象物にとって有効な指標を求めることができるようにする情報処理装置、情報処理方法、及び、プログラムに関する。情報処理装置は、センサによるセンシングで得られる測定対象物に関する測定値に基づいて、測定対象物に入射する光に関する指標として、入射する光のうち、測定対象物に有効に活用された光の程度を表す実効指標を算出することで、測定対象物に入射する光に関する指標として、当該測定対象物にとって有効な指標を求めることができる。本技術は、例えば、植物の指標を算出する機器に適用することができる。
2017217258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサによるセンシングで得られる測定対象物に関する測定値に基づいて、前記測定対象物に入射する光に関する指標として、前記入射する光のうち、前記測定対象物に有効に活用された光の程度を表す実効指標を算出する算出部を備える
情報処理装置。
【請求項２】
前記測定対象物は、植物であり、
前記実効指標は、前記植物の伝達ETR(Electron Transport Rate)を、前記植物に入射した光の照射量に換算して得られる指標である
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記算出部は、光化学系反応最大ETR及び炭素還元反応最大ETRに基づいて、前記伝達ETRを算出する
請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記算出部は、前記光化学系反応最大ETRと前記炭素還元反応最大ETRとを比較し、小さい方を、前記伝達ETRとする
請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記測定対象物は、植物であり、
前記測定値は、前記植物の反射光に基づく値であり、
前記算出部は、前記植物の反射光に基づく値に基づいて、光合成有効放射吸収率（fAPAR）を算出する
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記算出部は、前記光合成有効放射吸収率（fAPAR）に基づいて、前記実効指標を算出する
請求項５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記算出部は、前記植物に入射する光に関する測定指標、光合成有効放射吸収率（fAPAR）、及び、光化学系反応の量子収率（ΦPSII）に基づいて、前記光化学系反応最大ETRを算出する
請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記算出部は、前記センサによるセンシングで得られる前記植物に対する測定値に基づいて、前記測定指標を算出する
請求項７に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記算出部は、測定時期、測定場所、及び、前記植物の種類のいずれかに基づいて、前記光化学系反応の量子収率（ΦPSII）を算出する
請求項７に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記算出部は、前記植物の周辺の環境情報に基づいて、前記炭素還元反応最大ETRを算出する
請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項１１】
前記植物の周辺の環境情報は、二酸化炭素濃度（CO2濃度）、温度、及び、湿度である
請求項１０に記載の情報処理装置。
【請求項１２】
前記植物に入射する光に関する測定指標、及び、前記実効指標のうちの少なくとも一方に応じた提示情報の提示を制御する制御部をさらに備える
請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項１３】
前記提示情報は、２次元情報である
請求項１２に記載の情報処理装置。
【請求項１４】
前記制御部は、ユーザの操作に応じて、前記測定指標の２次元情報と、前記実効指標の２次元情報の一方の選択的な提示を制御する
請求項１３に記載の情報処理装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記光化学系反応最大ETR、前記炭素還元反応最大ETR、及び、前記伝達ETRのうちの少なくとも１つの提示を制御する
請求項１２に記載の情報処理装置。
【請求項１６】
前記測定指標、及び、前記実効指標は、異なる時間に測定された複数の測定値に基づいて算出される
請求項１２に記載の情報処理装置。
【請求項１７】
前記植物に入射する光に関する指標としての測定指標は、前記植物に入射する光が光合成に作用する程度を示す指標である
請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項１８】
前記測定指標は、光合成有効光量子束密度（PPFD：Photosynthetic Photon Flux Density）であり、
前記実効指標は、前記PPFD値のうち、植物の成長に寄与したPPFD値を表した実効PPFD値である
請求項１７に記載の情報処理装置。
【請求項１９】
情報処理装置の情報処理方法において、
前記情報処理装置が、
センサによるセンシングで得られる測定対象物に関する測定値に基づいて、前記測定対象物に入射する光に関する指標として、前記入射する光のうち、前記測定対象物に有効に活用された光の程度を表す実効指標を算出するステップを含む
情報処理方法。
【請求項２０】
コンピュータを、
センサによるセンシングで得られる測定対象物に関する測定値に基づいて、前記測定対象物に入射する光に関する指標として、前記入射する光のうち、前記測定対象物に有効に活用された光の程度を表す実効指標を算出する算出部を備える情報処理装置
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、情報処理装置、情報処理方法、及び、プログラムに関し、特に、測定対象物に入射する光に関する指標として、当該測定対象物にとって有効な指標を求めることができるようにした情報処理装置、情報処理方法、及び、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の光合成は、光のエネルギーではなく、光の粒子である光量子の数に影響を受けることが知られている。また、特許文献１には、植物の光合成に有効な光量子束密度を測定するための光量子計に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６３４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示されている光量子計は、植物の光合成に有効な光量子束密度を測定するものであるが、測定された指標が、その植物にとって有効な指標であるとは限らない。そのため、測定対象物に入射する光に関する指標として、当該測定対象物にとって有効な指標を求めることが望まれている。【０００５】
本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、測定対象物に入射する光に関する指標として、当該測定対象物にとって有効な指標を求めることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術の一側面の情報処理装置は、センサによるセンシングで得られる測定対象物に関する測定値に基づいて、前記測定対象物に入射する光に関する指標として、前記入射する光のうち、前記測定対象物に有効に活用された光の程度を表す実効指標を算出する算出部を備える情報処理装置である。【０００７】
本技術の一側面の情報処理装置は、独立した装置であってもよいし、１つの装置を構成している内部ブロックであってもよい。また、本技術の一側面の情報処理方法又はプログラムは、上述した本技術の一側面の情報処理装置に対応する情報処理方法又はプログラムである。【０００８】
本技術の一側面の情報処理装置、情報処理方法、及び、プログラムにおいては、センサによるセンシングで得られる測定対象物に関する測定値に基づいて、前記測定対象物に入射する光に関する指標として、前記入射する光のうち、前記測定対象物に有効に活用された光の程度を表す実効指標が算出される。
【発明の効果】
【０００９】
本技術の一側面によれば、測定対象物に入射する光に関する指標として、当該測定対象物にとって有効な指標を求めることができる。【００１０】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光に関連する単位を説明する図である。
【図２】光合成の光化学系反応と炭素還元反応を説明する図である。
【図３】光化学系反応と炭素還元反応の比較の例を示す図である。
【図４】光化学系反応と炭素還元反応の比較の例を示す図である。
【図５】実効PPFD値の算出の手順を示す図である。
【図６】本技術を適用した実効指標演算システムの一実施の形態の構成を示す図である。
【図７】センシング装置の構成例を示す図である。
【図８】実効指標演算装置の構成例を示す図である。
【図９】実効指標演算システムの他の構成例を示す図である。
【図１０】実効PPFD値算出処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１１】センシング装置による測定の例を示す図である。
【図１２】基準反射板と測定対象物の特性の例を示す図である。
【図１３】RGBフィルタとIRフィルタの特性の例を示す図である。
【図１４】センシング装置の信号処理の流れを示す図である。
【図１５】光化学系反応最大ETR算出処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１６】係数算出LUTと、fAPAR算出LUTと、ΦPSII算出LUTの例を示す図である。
【図１７】fAPAR算出関数の例を示す図である。
【図１８】処理部の詳細な構成例を示す図である。
【図１９】PPFD値とRGBの色成分の値との関係を示す図である。
【図２０】炭素還元反応最大ETR算出処理の流れを説明するフローチャートである。
【図２１】CO2律速合成LUTと、温度補正係数LUTと、湿度補正係数LUTの例を示す図である。
【図２２】環境ＡにおけるPPFD値と実効PPFD値等の表示例を示す図である。
【図２３】環境ＢにおけるPPFD値と実効PPFD値等の表示例を示す図である。
【図２４】環境ＣにおけるPPFD値と実効PPFD値等の表示例を示す図である。
【図２５】環境ＤにおけるPPFD値と実効PPFD値等の表示例を示す図である。
【図２６】環境Ａ乃至ＤのPPFD値の積算の表示例を示す図である。
【図２７】環境Ａ乃至Ｄの実効PPFD値の積算と太陽光活用率の表示例を示す図である。
【図２８】２次元情報としての実効PPFD値の表示例を示す図である。
【図２９】コンピュータの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本技術の実施の形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行うものとする。
【００１３】
１．本技術の概要
２．システムの構成
３．実効PPFD値の算出の手順
（１）実効PPFD値算出処理
（２）センシング装置の測定例
（３）光化学系反応最大ETR算出処理
（４）炭素還元反応最大ETR算出処理
（５）実効PPFD値等の提示例
４．変形例
５．コンピュータの構成
【００１４】
＜１．本技術の概要＞
【００１５】
図１は、光に関連する単位を説明する図である。
【００１６】
図１のＡは、放射束密度の各波長における単位エネルギー当たりの相対値を示す図である。放射束密度は、波長ごとのエネルギー強度を足し合わせたものである。したがって、どの波長でも同じ値となり、全体としての特性はフラットとなる。なお、光合成に有効な400nm〜700nmの波長範囲だけを通すフィルタを用いて測定した放射束密度のことを、光合成放射束密度という。
【００１７】
図１のＢは、光合成有効光量子束密度の各波長における単位エネルギー当たりの相対値を示す図である。ここで、植物の光合成は、光のエネルギーではなく、光の粒子である光量子（光子）の数によって左右される。葉緑素（クロロフィル）の吸収波長に対応した400nm〜700nmの波長での光量子が、単位時間で、単位面積当たりに入射する個数で示したのが、光合成有効光量子束密度（PPFD：Photosynthetic Photon Flux Density）である。つまり、光合成有効光量子束密度（PPFD）は、光のエネルギーではなく、光の粒子である光量子（光子）の個数で表現した単位である。
【００１８】
図１のＣは、照度の各波長における単位エネルギー当たりの相対値を示す図である。照度は、人間の目の感度に合わせた特性を有している。したがって、図１のＡに示すようなエネルギーが一定の光が照射された場合には、図１のＣに示すように、400nm以下と、700nm以上の波長では、エネルギーがゼロとなる特性を有している。つまり、照度は、植物の光合成とは何ら関係のない単位であり、この単位を用いて植物の光環境を評価することはできない。
【００１９】
植物では、生育を左右する環境条件として光が大変重要な要素となるが、ここでは、光を粒子として考えることが重要であり、そのために、植物に入射する光が、光合成にどれだけ作用するかを示す指標として、図１のＢに示した光合成有効光量子束密度（PPFD）が規定されている。以下、光合成有効光量子束密度（PPFD）を、PPFD値とも記述する。
【００２０】
また、植物が光を有効に活用できる光量子の数は、温度、湿度、二酸化炭素（CO2）、栄養素などの環境条件と、植物の種類や状態によって大きく左右される。
【００２１】
例えば、植物にとって有効な光が、500umol/m2である場合を考えてみる。ある日の正午の前後で、植物に対し、2000umol/m2の光が３時間照射され、その後は、太陽がほとんど出なかった場合を想定する。この場合、トータルの光子量は、6000umol/m2（2000umol/m2×3h）になるが、実際に、植物にとって有効であった光子量は、1500umol/m2（500umol/m2×3h）となる。
【００２２】
一方で、植物に対し、500umol/m2の光が６時間照射された場合を想定すると、トータルの光子量は、3000umol/m2（500umol/m2×6h）となる。この場合には、植物にとって有効であった光子量も、3000umol/m2（500umol/m2×6h）となる。
【００２３】
ここで、前者と後者とを比較すれば、有効な光子量がより多くなる後者の方が、より有効な日照を得ていたということができる。このように、植物に対し照射された光の光合成有効光量子束密度（PPFD）が測定できても、測定された光合成有効光量子束密度（PPFD）が、実際に、植物にとって有効に活用されるとは限らない。
【００２４】
（光合成の光化学系反応と炭素還元反応）
図２は、光合成の光化学系反応と炭素還元反応を説明する図である。
【００２５】
図２に示すように、光合成は、光化学系反応と炭素還元反応との２つの段階に大別される。
【００２６】
前段の光化学系反応（光化学反応）は、光エネルギーを化学エネルギーに変換する系である。あるPPFD値となる太陽光が、植物に照射されると、その植物では、光の反射や透過が起こるため、実際に吸収される光の量は制限される。そして、光合成有効放射量（PAR：Photosynthetically Active Radiation）が植物に吸収される割合を、光合成有効放射吸収率（fAPAR：Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation）という。
【００２７】
さらに吸収された光は、光化学系I(PSＩ)と光化学系II(PSII)とに分離され、光化学系反応の量子収率（ΦPSII）で、エネルギー伝達物質としてのニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH）とアデノシン三リン酸（ATP）が生成され、後段の炭素還元反応のエネルギー源として伝達される。
【００２８】
ただし、光化学系反応の量子収率（ΦPSII）は、光化学系II(PSII)のクロロフィルが吸収した光電子当たりの電子伝達速度を意味している。
【００２９】
また、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH：nicotinamide adenine dinucleotide phosphate）は、生体内のどこにでも存在し、「還元型」と「酸化型」があり、電子や水素を運ぶ役割を持っている。アデノシン三リン酸（ATP：adenosine triphosphate）は、生体内に広く分布し、リン酸１分子が離れたり、結合したりすることで、エネルギーの放出や貯蔵、あるいは物質の代謝や合成の重要な役割を果たしている。
【００３０】
後段の炭素還元反応には、カルビンサイクル（カルビン回路）と称される回路が存在する。このカルビンサイクルでは、二酸化炭素（CO2）や水（H2O）を取り込み、それらを材料に、前段の光化学系反応で生成されたニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH）とアデノシン三リン酸（ATP）をエネルギーとして、糖やデンプンが生成される。
【００３１】
ここで、光合成は、光化学系反応と炭素還元反応がシリーズに起こる現象であるから、光化学系反応と炭素還元反応のうち、どちらか一方の速度が遅いと、そこがボトルネックになって、光合成全体の速度が決まるという構造となっている。
【００３２】
具体的には、上述したような、植物にとって有効な光が500umol/m2である場合に、植物に対し、2000umol/m2の光を３時間照射したケースは、図３に示した関係で表すことができる。一方で、植物にとって有効な光が500umol/m2である場合に、植物に対し、500umol/m2の光を６時間照射したケースは、図４に示した関係で表すことができる。
【００３３】
すなわち、図３のケースと、図４のケースとを比較すれば、図３のケースでは、矢印Ａ１乃至Ａ４の幅が徐々に狭まっているのに対し、図４のケースでは、矢印Ｂ１乃至Ｂ４の幅はそれほど変わっていない。この場合、図３のケースよりも、図４のケースのほうが、有効な光子量がより多くなって、より有効な日照を得ていたことになる。
【００３４】
本技術では、光合成の光化学系反応と炭素還元反応のボトルネックがどこにあるかを判断することで、植物にとって有効な光合成有効光量子束密度（PPFD）を算出できるようにする。以下、このようなPPFD値のことを、実効PPFD値と称する。すなわち、実効PPFD値は、植物に対して照射された光量子のうち、実際に、当該植物の成長に寄与したと考えられる光量子の量を表している。なお、実効PPFD値の単位としては、実効PPFD値と同様に、umol/m2/s又はumol/m2/dayなどを用いることができる。
【００３５】
ここで、実効PPFD値の算出の手順は、図５に示した３つの手順で表すことができる。
【００３６】
すなわち、第１の手順として、光化学系反応から出力されるエネルギーに相当する電子伝達速度（ETR）を、光化学系反応最大ETRとして算出する。この光化学系反応最大ETRは、光化学系反応と炭素還元反応とを切り離したとき、植物の光化学系反応能力で決まる最大の電子伝達速度（ETR）を表している。光化学系反応最大ETRの単位は、umol/m2/sとなる。
【００３７】
次に、第２の手順として、環境や植物の種類から決定される炭素還元反応の最大光合成速度に相当する電子伝達速度（ETR）を、炭素還元反応最大ETRとして算出する。この炭素還元反応最大ETRは、光化学系反応と炭素還元反応とを切り離したとき、植物の炭素還元反応能力で決まる最大の電子伝達速度（ETR）を表している。炭素還元反応最大ETRの単位は、umol/m2/sとなる。
【００３８】
そして、第３の手順として、第１の手順で算出された光化学系反応最大ETRと、第２の手順で算出された炭素還元反応最大ETRとからボトルネックを判断（特定）し、当該ボトルネックに相当する伝達ETRから、それに相当するPPFD値を、実効PPFD値として算出する。この伝達ETRは、光化学系反応最大ETRと炭素還元反応最大ETRから算出される植物の光合成速度に依存する電子伝達速度（ETR）を表している。伝達ETRの単位は、umol/m2/sとなる。
【００３９】
なお、電子伝達速度（ETR：Electron Transport Rate）は、電子伝達複合体による単位時間当たりの酸化還元量（いわゆる電子伝達活性）を表している。光合成電子伝達系には、反応中心複合体（光化学系Ｉ、光化学系II、光合成細菌）、シトクロム複合体などがある。プラストシアニン、シトクロムなどの可動性電子伝達体により複合体間の電子のやりとりが行われる。電子伝達速度（ETR）の単位は、umol/m2/sとなる。
【００４０】
以下、本技術による実効PPFD値の算出方法について説明する。
【００４１】
＜２．システムの構成＞
【００４２】
（実効指標演算システムの構成）
図６は、本技術を適用した実効指標演算システムの一実施の形態の構成を示す図である。
【００４３】
実効指標演算システム１０は、測定対象物のセンシングを行い、そのセンシングの結果に基づいて、実効PPFD値等の実効指標を算出するためのシステムである。すなわち、実効指標演算システム１０においては、測定対象物として植物（植生）を対象とし、その指標（測定指標）としてPPFD値（光合成有効光量子束密度（PPFD））を求める場合に、実効指標として実効PPFD値が算出される。
【００４４】
図６において、実効指標演算システム１０は、センシング装置１０１、環境センサ１０２、及び実効指標演算装置１０３から構成される。センシング装置１０１、環境センサ１０２、及び実効指標演算装置１０３は、ハブ１０４を介して相互に接続されている。
【００４５】
センシング装置１０１は、測定対象物をセンシングして、そのセンシングで得られるデータを出力する。ここで、センシングとは、測定対象物を測定することを意味する。また、センシングには、測定対象物を撮像することが含まれる。また、測定対象物を撮像して得られる画像には、可視光から得られる可視画像のほか、赤外光（赤外線）等の可視光以外の光から得られる画像も含まれる。このように、センシングで得られる測定信号には、画像が含まれるが、画像以外の情報であってもよい。
【００４６】
センシング装置１０１は、測定対象物をセンシングし、その測定結果を、指標測定データとして、ハブ１０４を介して実効指標演算装置１０３に出力する。指標測定データは、PPFD値やNDVI値などの指標を求めるためのデータである。ここで、正規化植生指数（NDVI：Normalized Difference Vegetation Index）は、植生の分布状況や活性度を示す指標である。ただし、正規化植生指数（NDVI）は、植生指数の一例である。
【００４７】
なお、センシング装置１０１の詳細な構成は、図７を参照して後述する。
【００４８】
環境センサ１０２は、温度や湿度、CO2濃度などの空気環境を計測するためのセンサである。環境センサ１０２は、測定対象物の周辺の空気中の温度や湿度、CO2濃度をセンシングし、その測定結果を、環境測定データとして、ハブ１０４を介して実効指標演算装置１０３に出力する。
【００４９】
実効指標演算装置１０３は、CPU(Central Processing Unit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の回路による演算機能を有する装置である。例えば、実効指標演算装置１０３は、パーソナルコンピュータや専用の端末装置などとして構成される。実効指標演算装置１０３には、センシング装置１０１からの指標測定データと、環境センサ１０２からの環境測定データが、ハブ１０４を介して入力される。
【００５０】
実効指標演算装置１０３は、指標測定データ及び環境測定データに基づいて、実効PPFD値を算出する。ここでは、図５に示した手順１乃至手順３に相当する処理を実行することで、PPFD値である指標に対する実効指標として、実効PPFD値を算出することができる。
【００５１】
なお、実効指標演算装置１０３の詳細な構成は、図８を参照して後述する。
【００５２】
実効指標演算システム１０は、以上のように構成される。
【００５３】
（センシング装置の構成）
図７は、図６のセンシング装置１０１の構成例を示す図である。
【００５４】
図７において、センシング装置１０１は、レンズ１４１、露光部１４２、フィルタ１４３、及びセンサ１４４を有する測定部１２１と、信号処理部１４５及びI/F部１４６を有する処理部１２２とから構成される。
【００５５】
センシング装置１０１において、測定対象物等の対象物からの光（反射光）は、レンズ１４１とフィルタ１４３を介してセンサ１４４に入射される。
【００５６】
露光部１４２は、センサ１４４において、信号電荷が飽和せずにダイナミックレンジ内に入っている状態でセンシングが行われるように、レンズ１４１等の光学系やアイリス（絞り）による開口量などを調整することで、露光制御を行う。ただし、この露光制御は、実効指標演算装置１０３からの遠隔制御で行うこともできる。
【００５７】
フィルタ１４３は、測定対象の指標（測定指標）に応じた光学フィルタである。フィルタ１４３は、レンズ１４１を介して入射された光を、センサ１４４に透過させる。
【００５８】
センサ１４４は、そのセンサ面に、複数の画素が２次元配列された画素アレイ部を有するセンサである。センサ１４４は、フィルタ１４３を通過した光を、画素アレイ部に２次元配列された複数の画素によりセンシングすることで、光の光量に応じた測定信号（測定データ）を、信号処理部１４５に出力する。
【００５９】
なお、フィルタ１４３は、センサ１４４の画素アレイ部に２次元配列される複数の画素の上部に、オンチップフィルタとして構成されるようにすることができる。
【００６０】
ここで、例えば、指標としてPPFD値を算出する場合には、RGB信号が必要になるので、フィルタ１４３として、RGBフィルタとIRカットフィルタを組み合わせたものが設けられる。この場合、センサ１４４の画素アレイ部では、例えば、図７のカラーフィルタとしての配列パターン１４３Ａに示すように、ベイヤー配列により、複数の画素を２次元配列することができる。
【００６１】
ここで、ベイヤー配列とは、緑（Ｇ）のＧ画素が市松状に配され、残った部分に、赤（Ｒ）のＲ画素と、青（Ｂ）のＢ画素とが一列ごとに交互に配される配列パターンである。また、カラーフィルタの配列パターンとしては、配列パターン１４３Ａとして示したベイヤー配列に限らず、他の配列パターンが採用されるようにしてもよい。なお、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）などの可視領域のフィルタを備えることで、ユーザに提示するための画像を撮像でき、それらを同時に提示することが可能になる。
【００６２】
また、例えば、指標として、NDVI値を算出する場合には、R信号とともにIR信号が必要になるので、フィルタ１４３として、IRフィルタが設けられる。この場合、例えば、実効指標演算システム１０において、センシング装置１０１を２台設けて、一方のセンシング装置１０１には、フィルタ１４３として、配列パターン１４３ＡからなるRGBフィルタが設けられ、他方のセンシング装置１０１には、フィルタ１４３として、配列パターン１４３ＢからなるIRフィルタが設けられるようにする。
【００６３】
このとき、他方のセンシング装置１０１において、センサ１４４の画素アレイ部では、例えば、図７のカラーフィルタとしての配列パターン１４３Ｂに示すように、すべての画素を、赤外領域（IR）の成分に対応したIR画素として、２次元状に配列することができる。なお、本明細書においては、赤外光もカラーの１つであって、カラーフィルタには、赤外光の波長を透過するIRフィルタも含まれるものとする。
【００６４】
なお、上述した説明では、実効指標演算システム１０において、センシング装置１０１を２台設ける場合に用いられるフィルタ１４３の例を説明したが、１台のセンシング装置１０１で、PPFD値とNDVI値の算出に対応させる場合には、フィルタ１４３として、RGBとIRを組み合わせたフィルタが設けられるようにすればよい。
【００６５】
すなわち、この場合、センサ１４４の画素アレイ部では、例えば、図７のカラーフィルタとしての配列パターン１４３Ｃに示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の可視光の波長を透過するRGBフィルタに対応したＲ，Ｇ，Ｂ画素のほかに、赤外領域（IR）の成分に対応したIR画素が配される。
【００６６】
図７の配列パターン１４３Ｃでは、例えば、横方向に４個の画素が配され、縦方向に２個の画素が配された4×2画素（２個のＲ画素（R1，R2）、２個のＧ画素（G1，G2）、２個のＢ画素（B1，B2）、２個のIR画素（IR1，IR2））が、１セットとされる。そして、このような８画素を１セットとして、ｎ（ｎは１以上の整数）セットを構成する複数の画素が、画素アレイ部に繰り返し配置されることになる。なお、１セット当たりの画素数は、８画素に限定されることなく、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ，IR画素を１つずつ含んだ４画素を、１セットとした構成などの他の形態を採用することができる。
【００６７】
なお、指標としてPPFD値を算出する場合には、フィルタ１４３として、RGBフィルタとIRカットフィルタの代わりに、PPFD値に対応した光学フィルタを設けるようにしてもよい。すなわち、このPPFD値に対応した光学フィルタは、後段のセンサ１４４がPPFD値に応じた光を検出できるようにするためのフィルタである。したがって、フィルタ１４３を通過した光は、図１のＢに示した光合成有効光量子束密度（PPFD）と同様の特性を有することになる。
【００６８】
信号処理部１４５は、センサ１４４から出力される測定データに対し、データを並び替える処理などの所定の信号処理を行い、I/F部１４６に出力する。
【００６９】
なお、本実施の形態では、PPFD値やNDVI値などの指標は、後段の実効指標演算装置１０３により算出されるとして説明するが、信号処理部１４５が、CPUやFPGA等の回路などにより構成されるようにすることで、測定データに基づいて、PPFD値やNDVI値などの指標を算出するようにしてもよい。
【００７０】
I/F部１４６は、外部出力インターフェース回路などにより構成され、信号処理部１４５から供給される測定データを、指標測定データとして、ハブ１０４を介して実効指標演算装置１０３に出力する。
【００７１】
センシング装置１０１は、以上のように構成される。
【００７２】
なお、以下の説明では、実効指標演算システム１０において、センシング装置１０１が複数設けられる場合があり、その場合には、符号として、「−１」や「−２」を追加して記述することで、区別するものとする。また、センシング装置１０１内のフィルタ１４３やセンサ１４４などについても同様に区別するものとする。
【００７３】
（実効指標演算装置の構成）
図８は、図６の実効指標演算装置１０３の構成例を示す図である。
【００７４】
図８において、実効指標演算装置１０３は、I/F部１６１、処理部１６２、記憶部１６３、及び提示部１６４から構成される。
【００７５】
I/F部１６１は、外部入力インターフェース回路などにより構成され、センシング装置１０１から入力される指標測定データと、環境センサ１０２から入力される環境測定データを、処理部１６２に供給する。
【００７６】
処理部１６２は、例えば、CPUやFPGA等の回路などにより構成される。処理部１６２は、算出部１７１及び制御部１７２を含む。
【００７７】
算出部１７１は、I/F部１６１から供給される指標測定データ及び環境測定データに対し、記憶部１６３に記憶されたルックアップテーブル（LUT：Look Up Table）を参照しながら、所定の信号処理を行うことで、実効PPFD値を算出する。
【００７８】
この信号処理の詳細な内容は後述するが、ここでは、図５に示した手順１乃至手順３に相当する処理として、光化学系反応最大ETR算出処理と、炭素還元反応最大ETR算出処理とが実行され、その結果得られる光化学系反応最大ETRと炭素還元反応最大ETRとを比較して、ボトルネックが決定される。そして、当該ボトルネックに応じたETR（伝達ETR）に相当するPPFD値が、実効PPFD値として算出される。
【００７９】
制御部１７２は、実効指標演算装置１０３の各部の動作を制御する。例えば、制御部１７２は、提示部１６４に表示される、数値データや画像データ等の各種のデータに応じた情報の表示を制御する。また、制御部１７２は、センシング装置１０１や環境センサ１０２などの外部の装置を制御することができる。
【００８０】
記憶部１６３は、例えば、半導体メモリなどにより構成される。記憶部１６３は、制御部１７２からの制御に従い、数値データや画像データ等の各種のデータを記憶する。また、記憶部１６３には、実効PPFD値を算出するためのルックアップテーブル（LUT）があらかじめ記憶されている。
【００８１】
詳細は後述するが、このルックアップテーブルとしては、例えば、係数算出LUT（LUT1）、fAPAR算出LUT（LUT2）、ΦPSII算出LUT（LUT3）、CO2律速光合成速度LUT（LUT4）、温度補正係数LUT（LUT5）、及び湿度補正係数LUT(LUT6)が記憶される。なお、これらの各値を算出するための参照情報としては、ルックアップテーブルに限らず、例えば、所定の関数が記憶されていてもよい。この場合には、例えば、所定の関数として提供される、線形又は非線形の方程式を解くことで、値を得ることができる。
【００８２】
提示部１６４は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)やOELD(Organic Electroluminescence Display)などのディスプレイやスピーカ等により構成される。提示部１６４は、制御部１７２からの制御に従い、算出部１７１により算出された実効PPFD値に関する情報を含む提示情報を提示する。また、提示部１６４は、制御部１７２からの制御に従い、記憶部１６３に記憶された提示情報を提示することができる。ここでは、例えば、提示部１６４がティスプレイとして構成される場合に、実効PPFD値に応じた数値や画像、テキスト情報などを、提示情報として表示することができる。
【００８３】
なお、図８においては、記憶部１６３と提示部１６４は、実効指標演算装置１０３の内部に設けられるとして説明したが、記憶装置や表示装置として、実効指標演算装置１０３の外部に設けられるようにしてもよい。この場合、算出部１７１は、ネットワークを介して外部の記憶装置からルックアップテーブルを取得することになる。また、制御部１７２は、信号処理で得られた数値データや画像データ等の各種のデータに応じた情報を、外部の表示装置に表示させたり、あるいは、外部の記憶装置に記憶させたりすることができる。
【００８４】
実効指標演算装置１０３は、以上のように構成される。
【００８５】
（実効指標演算システムの他の構成）
ところで、図６に示した実効指標演算システム１０では、パーソナルコンピュータ等の実効指標演算装置１０３が、ハブ１０４を介したローカル環境で、実効PPFD値を算出していたが、ネットワークを介したクラウド環境で、実効PPFD値が算出されるようにしてもよい。
【００８６】
図９には、実効指標演算システムの他の構成例として、クラウド環境に対応した実効指標演算システム１１の構成例を示している。
【００８７】
図９の実効指標演算システム１１において、センシング装置１０１と環境センサ１０２は、図６のセンシング装置１０１と環境センサ１０２と同様に、指標測定データと環境測定データを測定し、ハブ１０４を介してクライアント装置１０５に出力する。
【００８８】
クライアント装置１０５は、パーソナルコンピュータ等から構成され、ハブ１０４を介して、センシング装置１０１と環境センサ１０２から入力される指標測定データと環境測定データを、ルータ１０６に出力する。
【００８９】
ルータ１０６は、例えばモバイル用のルータであり、基地局１０７を介して、インターネット等のネットワーク１０８に接続することができる。ルータ１０６は、クライアント装置１０５から入力される指標測定データと環境測定データを、ネットワーク１０８を介して、サーバ１０９に送信する。
【００９０】
サーバ１０９は、ネットワーク１０８を介して、クライアント装置１０５から送信されてくる指標測定データと環境測定データを受信する。ここで、サーバ１０９は、図８に示した実効指標演算装置１０３が有する機能のうち、少なくとも、処理部１６２及び記憶部１６３と同様の機能を有している。
【００９１】
すなわち、サーバ１０９において、処理部１６２の算出部１７１は、クライアント装置１０５から受信した指標測定データ及び環境測定データに対し、記憶部１６３に記憶されたルックアップテーブルを参照しながら、所定の信号処理を行うことで、図５に示した手順１乃至手順３に相当する処理を実行し、実効PPFD値を算出する。
【００９２】
サーバ１０９が提示部１６４を有しているか、あるいはサーバ１０９と提示部１６４とが通信可能な場合には、算出部１７１による信号処理で得られた、実効PPFD値に関する情報を含む提示情報を、提示部１６４に提示させることができる。また、各種の提示情報のデータは、ストレージ１１０に記憶されるようにしてもよい。サーバ１０９は、ストレージ１１０に記憶された各種の提示情報のデータを読み出し、提示部１６４に提示させることもできる。
【００９３】
実効指標演算システム１１は、以上のように構成される。
【００９４】
＜３．実効PPFD値の算出の手順＞
【００９５】
（１）実効PPFD値算出処理
【００９６】
（実効PPFD値算出処理の流れ）
まず、図１０のフローチャートを参照して、図６の実効指標演算システム１０により実行される、実効PPFD値算出処理の流れについて説明する。
【００９７】
ステップＳ１０１において、センシング装置１０１及び環境センサ１０２は、センシングを行い、そのセンシングにより得られたデータを取得する。
【００９８】
ここでは、センシング装置１０１によるセンシングで得られた指標測定データと、環境センサ１０２によるセンシングで得られた環境測定データが、ハブ１０４を介して実効指標演算装置１０３に出力される。なお、センシング装置１０１による測定対象物の測定例については、図１１乃至図１４を参照して後述する。
【００９９】
ステップＳ１０２において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、ステップＳ１０１の処理で得られたデータに基づいて、光化学系反応最大ETR算出処理を行う。
【０１００】
この光化学系反応最大ETR算出処理では、上述した図５に示した第１の手順に相当する処理が行われ、光化学系反応から出力されるエネルギーに相当する電子伝達速度（ETR）が、光化学系反応最大ETRとして算出される。なお、光化学系反応最大ETR算出処理の詳細は、図１５乃至図１９を参照して後述する。
【０１０１】
ステップＳ１０３において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、ステップＳ１０１の処理で得られたデータに基づいて、炭素還元反応最大ETR算出処理を行う。
【０１０２】
この炭素還元反応最大ETR算出処理では、上述した図５に示した第２の手順に相当する処理が行われ、環境や植物の種類から決定される炭素還元反応の最大光合成速度に相当する電子伝達速度（ETR）が、炭素還元反応最大ETRとして算出される。なお、炭素還元反応最大ETR算出処理の詳細は、図２０及び図２１を参照して後述する。
【０１０３】
ステップＳ１０４において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、ステップＳ１０２の処理で算出された光化学系反応最大ETRと、ステップＳ１０３の処理で算出された炭素還元反応最大ETRとを比較し、その比較結果に応じて、ボトルネックを決定する。
【０１０４】
ここでは、光化学系反応の最大値である光化学系反応最大ETRと、炭素還元反応の最大値である炭素還元反応最大ETRとが比較され、より小さいほうが、ボトルネックであると判断される。すなわち、光化学系反応最大ETRのほうが小さければ、現在の光合成速度は、光化学系反応が律速していることになる。逆に、炭素還元反応最大ETRのほうが小さければ、現在の光合成速度は、炭素還元反応が律速していることになる。
【０１０５】
ステップＳ１０５において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、ステップＳ１０４の処理で決定されたボトルネックに応じて、より小さいほうのETR（この量が伝達ETRとして植物を流れ、植物の成長に寄与する）に相当するPPFD値を、実効PPFD値として算出する。この実効PPFD値は、下記の式（１）により算出することができる。
【０１０６】
実効PPFD値 = 伝達ETR / (fAPAR × m × ΦPSII)   ・・・（１）
【０１０７】
ただし、式（１）において、mは、植物に照射される光（太陽光）のうち、PSIIへの分配率であって、約0.5である値を示す。
【０１０８】
なお、ステップＳ１０４とステップＳ１０５の処理が、上述した図５に示した第３の手順に相当する処理となる。
【０１０９】
ステップＳ１０６において、実効指標演算装置１０３の制御部１７２は、ステップＳ１０５の処理で算出された実効PPFD値に関する情報を含む提示情報を、提示部１６４に提示する。
【０１１０】
ここでは、提示部１６４には、実効PPFD値のほか、例えば、光化学系反応最大ETRや炭素還元反応最大ETR、伝達ETR、PPFE値など、当該実効PPFD値に関連する各種の提示情報を、各種の表示形態で表示することができる。なお、実効PPFD値等の提示情報の表示例は、図２２乃至図２８を参照して後述する。
【０１１１】
ステップＳ１０７においては、例えばユーザの指示に応じて、処理を終了するかどうかが判定される。ステップＳ１０７において、処理を終了しないと判定された場合、処理は、ステップＳ１０１に戻り、上述したステップＳ１０１乃至Ｓ１０６の処理が繰り返される。
【０１１２】
これにより、実効指標演算装置１０３では、ステップＳ１０５の処理で算出される実効PPFD値に関する情報を、記憶部１６３などに、時系列で蓄積することができる。なお、本明細書において、蓄積とは、一時的又は永続的にデータを記録することを意味する。また、ステップＳ１０７において、処理を終了すると判定された場合、図１０の実効PPFD値算出処理は終了される。
【０１１３】
以上、実効PPFD値算出処理の流れについて説明した。
【０１１４】
なお、図１０の説明では、ステップＳ１０１の処理が、センシング装置１０１及び環境センサ１０２により実効され、ステップＳ１０２乃至Ｓ１０６の処理が、実効指標演算装置１０３により実行されるとして説明したが、ステップＳ１０２乃至Ｓ１０６の処理は、実効指標演算装置１０３以外の他の装置が実行するようにしてもよい。
【０１１５】
例えば、詳細は後述するが、ステップＳ１０２の処理では、PPFD値やNDVI値等の指標を求める必要があるが、この指標を求める処理を、センシング装置１０１が実行するようにしてもよい。また、ローカル環境としての実効指標演算システム１０（図６）の構成ではなく、クラウド環境としての実効指標演算システム１１（図９）の構成を採用した場合には、例えば、サーバ１０９が、ステップＳ１０２乃至Ｓ１０６の処理を実行することができる。
【０１１６】
（２）センシング装置の測定例
【０１１７】
次に、図１１乃至図１４を参照して、センシング装置１０１により実行される測定対象物の測定の例について説明する。
【０１１８】
（センシング装置の測定時の構成例）
図１１には、測定対象物を測定するための測定装置として、移動観測を行う移動測定装置７０と、定点観測を行う定点測定装置８０を示している。
【０１１９】
移動測定装置７０は、例えば無人航空機（UAV：Unmanned Aerial Vehicle）であって、プロペラ状の回転翼７１が回転することで飛行し、上空から、圃場の植物等の測定対象物１をセンシング（空撮）する。
【０１２０】
移動測定装置７０は、PPFD値を測定するためのセンシング装置１０１−１と、NDVI値を測定するためのセンシング装置１０１−２を有している。また、センシング装置１０１−１とセンシング装置１０１−２の前方には、所定の形状（例えば、矩形の形状）からなる基準反射板２０が取り付けられている。
【０１２１】
これにより、移動測定装置７０においては、センシング装置１０１−１とセンシング装置１０１−２によりセンシングされる対象物（被写体）として、圃場の植物等の測定対象物１と基準反射板２０が、同一の画角内に存在することになる。例えば、基準反射板２０としては、反射率が一定となるグレー反射板を用いることができる。
【０１２２】
なお、移動測定装置７０は、無線操縦のほか、例えば、飛行ルートを座標データとしてあらかじめ記憶しておくことで、GPS(Global Positioning System)などの位置情報を用いて自律飛行するようにしてもよい。また、図１１では、移動測定装置７０が、回転翼７１を有する回転翼機であるとして説明したが、移動測定装置７０は、固定翼機であってもよい。
【０１２３】
定点測定装置８０は、固定脚８１によって、圃場の植物等の測定対象物１をセンシングすることが可能な位置に固定される。定点測定装置８０は、移動測定装置７０と同様に、PPFD値を測定するためのセンシング装置１０１−１と、NDVI値を測定するためのセンシング装置１０１−２を有し、その前方には、所定の形状からなる基準反射板２０が取り付けられている。
【０１２４】
すなわち、センシング装置１０１−１とセンシング装置１０１−２は、移動測定装置７０又は定点測定装置８０の一部として構成され、測定対象物１のセンシングを行い、その結果得られる指標測定データを出力することができる。
【０１２５】
ここで、図１２のＡには、横軸を波長（nm）とし、縦軸を反射率としたときの、基準反射板２０（図１１）の特性の例を示している。図１２のＡに示すように、基準反射板２０の反射率は、約0.18で一定であり、分光反射率の特性がフラットになっている。
【０１２６】
図１２のＢには、横軸を波長（nm）とし、縦軸を反射率としたときの、測定対象物１（図１１）の特性の例を示している。図１２のＢに示すように、圃場の植物等の測定対象物１の反射率は、700nm付近までは0に近い値となっているが、700nmの近傍で上昇し、700nmを超える範囲では、約0.8（80％）に近い値となっている。
【０１２７】
また、センシング装置１０１−１は、基準反射板２０のPPFD値を測定するための指標測定データを出力するが、PPFD値を算出するためには、RGB信号が必要なる。そのため、センシング装置１０１−１には、フィルタ１４３−１として、図１３のＡに示す特性を有するRGBフィルタ（以下、RGBフィルタ１４３−１と記述する）が設けられる。例えば、RGBフィルタ１４３−１の配列パターンとしては、図７に示した配列パターン１４３Ａを用いることができる。
【０１２８】
図１３のＡには、横軸を波長（nm）とし、縦軸を透過率としたときの、RGBフィルタ１４３−１の特性の例を示している。図１３のＡに示すように、例えば、RGBフィルタ１４３−１は、450〜495nmの青（Ｂ）の光の波長を透過するＢフィルタと、495〜570nmの緑（Ｇ）の光の波長を透過するＧフィルタと、620〜750nmの赤（Ｒ）の光の波長を透過するＲフィルタから構成される。
【０１２９】
一方で、センシング装置１０１−２は、圃場の植物等の測定対象物１のNDVI値を測定するための指標測定データを出力するが、NDVI値を算出するためには、Ｒ信号のほか、IR信号が必要となる。そのため、センシング装置１０１−２には、フィルタ１４３−２として、図１３のＢに示す特性を有するIRフィルタ（以下、IRフィルタ１４３−２と記述する）が設けられる。例えば、IRフィルタ１４３−２の配列パターンとしては、図７に示した配列パターン１４３Ｂを用いることができる。
【０１３０】
図１３のＢには、横軸を波長（nm）とし、縦軸を透過率としたときの、IRフィルタ１４３−２の特性の例を示している。図１３のＢに示すように、例えば、IRフィルタ１４３−２は、800〜940nmの赤外領域（IR）の光の波長を透過する。
【０１３１】
（センシング装置の測定時の信号処理の流れ）
次に、図１４を参照して、基準反射板２０と、測定対象物１と、RGBフィルタ１４３−１と、IRフィルタ１４３−２とが、図１２及び図１３に示した特性を有している場合に、センシング装置１０１−１とセンシング装置１０１−２で処理される信号の流れを説明する。
【０１３２】
なお、図１４においては、基準反射板２０又は測定対象物１からの反射光に対し、図中の上側の系列が、RGBフィルタ１４３−１が取り付けられたセンシング装置１０１−１で処理される信号の流れを示し、図中の下側の系列が、IRフィルタ１４３−２が取り付けられたセンシング装置１０１−２で処理される信号の流れを示している。
【０１３３】
図１４においては、太陽光（環境光）が基準反射板２０に反射し、その反射光が、センシング装置１０１−１とセンシング装置１０１−２に入射される。この太陽光の分光特性を、分光特性Ｓ１で表している。また、基準反射板２０の反射光の分光特性を、分光特性Ｓ２で表している。すなわち、基準反射板２０は、図１２のＡに示したフラットな反射特性を有しているので、基準反射板２０の反射光の分光特性は、分光特性Ｓ２のようになる。
【０１３４】
また、太陽光は、圃場の植物等の測定対象物１に反射し、その反射光が、センシング装置１０１−１とセンシング装置１０１−２に入射される。測定対象物１の反射光の分光特性を、分光特性Ｓ３で表している。すなわち、測定対象物１は、図１２のＢに示した形状の反射特性を有しているので、測定対象物１の反射光の分光特性は、分光特性Ｓ３のようになる。
【０１３５】
センシング装置１０１−１においては、基準反射板２０と測定対象物１の反射光が、レンズ１４１−１に入射され、RGBフィルタ１４３−１を通過して、センサ１４４−１のセンサ面に像を結ぶことになる。
【０１３６】
センシング装置１０１−１において、RGBフィルタ１４３−１の特性を、分光特性Ｓ４で表している。この分光特性Ｓ４は、図１３のＡに示したRGBフィルタの透過特性に対応している。そして、基準反射板２０の反射光の分光特性Ｓ２と、RGBフィルタ１４３−１の分光特性Ｓ４とを重ねた分光特性Ｓ６に示すように、センサ１４４−１は、そのセンサ面で受光された光を、Br，Gr，Rrの成分のレベルとして出力する。すなわち、このBr，Gr，Rrのレベルに応じた信号が、センシング装置１０１−１により基準反射板２０をセンシングして得られたRGBデータ（RGB信号）となる。
【０１３７】
また、測定対象物１の反射光の分光特性Ｓ３と、RGBフィルタ１４３−１の分光特性Ｓ４とを重ねた分光特性Ｓ７に示すように、センサ１４４−１は、そのセンサ面で受光された光を、Bp，Gp，Rpの成分のレベルとして出力する。すなわち、このBp，Gp，Rpのレベルに応じた信号が、センシング装置１０１−１により測定対象物１（圃場の植物）をセンシングして得られたRGBデータ（RGB信号）となる。
【０１３８】
信号処理部１４５−１は、センサ１４４−１からのデータを並び替える処理などを行い、その結果得られるデータを、I/F部１４６−１を介して出力する。
【０１３９】
一方で、センシング装置１０１−２においては、基準反射板２０と測定対象物１の反射光が、レンズ１４１−２に入射され、IRフィルタ１４３−２を通過して、センサ１４４−２のセンサ面に像を結ぶことになる。
【０１４０】
センシング装置１０１−２において、IRフィルタ１４３−２の特性を、分光特性Ｓ５で表している。この分光特性Ｓ５は、図１３のＢに示したIRフィルタの透過特性に対応している。そして、基準反射板２０の反射光の分光特性Ｓ２と、IRフィルタ１４３−２の分光特性Ｓ５とを重ねた分光特性Ｓ８に示すように、センサ１４４−２は、そのセンサ面で受光された光を、IRrの成分のレベルとして出力する。すなわち、このIRrのレベルに応じた信号が、センシング装置１０１−２により基準反射板２０をセンシングして得られたIRデータ（IR信号）となる。
【０１４１】
また、測定対象物１の反射光の分光特性Ｓ３と、IRフィルタ１４３−２の分光特性Ｓ５とを重ねた分光特性Ｓ９に示すように、センサ１４４−２は、そのセンサ面で受光された光を、IRpの成分のレベルとして出力する。すなわち、このIRpのレベルに応じた信号が、センシング装置１０１−２により測定対象物１（圃場の植物）をセンシングして得られたIRデータ（IR信号）となる。
【０１４２】
信号処理部１４５−２は、センサ１４４−２からのデータを並び替える処理などを行い、その結果得られるデータを、I/F部１４６−２を介して出力する。
【０１４３】
以上のように、センシング装置１０１−１とセンシング装置１０１−２によりセンシングが行われることで、測定対象物１と基準反射板２０を含むセンシング画像のRGBデータ（RGB信号）とIRデータ（IR信号）とが、指標測定データとして取得される。
【０１４４】
なお、図１１乃至図１４においては、センシング装置１０１−１とセンシング装置１０１−２が２台設けられる例を説明したが、センシング装置１０１の台数は、２台に限定されることはない。
【０１４５】
例えば、上述したように、センシング装置１０１において、センサ１４４の画素アレイ部に２次元配列される複数の画素が、カラーフィルタとしての配列パターン１４３Ｃ（図７）に対応した画素配列を有するようにすることで、RGB信号のほかに、IR信号を取得することができる。そのため、このようなフィルタ１４３を用いる場合には、センシング装置１０１を１台で構成することができる。ただし、センシング装置１０１−１のように、フィルタ１４３として、RGBフィルタとIRカットフィルタの組み合わせを用いることで、特殊な光学フィルタを持たない一般的なデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等と同様の構成とすることができる。
【０１４６】
（３）光化学系反応最大ETR算出処理
【０１４７】
（光化学系反応最大ETR算出処理の流れ）
次に、図１５のフローチャートを参照して、図１０のステップＳ１０２に対応する光化学系反応最大ETR算出処理の詳細について説明する。
【０１４８】
ステップＳ１２１において、実効指標演算装置１０３の処理部１６２は、指標測定データとして、センシング装置１０１−１（図１１）によるセンシングで得られたRGBデータと、センシング装置１０１−２（図１１）によるセンシングで得られたIRデータを取得する。すなわち、ここでは、RGBデータとIRデータの画像データが、処理部１６２に取り込まれることになる。
【０１４９】
ステップＳ１２２において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、ステップＳ１２１の処理で取得されたRGBデータに基づいて、記憶部１６３に記憶された係数算出LUT（LUT1）を参照して、PPFD値の算出に必要となる係数W1，係数W2，係数W3を取得する。
【０１５０】
具体的には、まず、RGBデータ（に対応したセンシング画像）における基準反射板２０の領域に対応する各画素から得られる、Br信号、Gr信号、及びRr信号をそれぞれ平均化することで、Br-ave信号、Gr-ave信号、及びRr-ave信号が得られる。次に、この平均化の処理で得られる、Br-ave信号、Gr-ave信号、及びRr-ave信号に基づいて、Br-ave信号とRr-ave信号との比又はBr-ave信号とGr-ave信号との比を算出することで、Br-ave/Rr-ave値又はBr-ave/Gr-ave値が得られる。
【０１５１】
ここで、図１６のＡには、係数算出LUT（LUT1）の例を示している。図１６のＡに示すように、係数算出LUT（LUT1）には、Br-ave/Rr-ave値又はBr-ave/Gr-ave値と、係数W1，係数W2，係数W3とが対応付けられている。したがって、係数算出LUT（LUT1）から、Br-ave/Rr-ave値又はBr-ave/Gr-ave値から得られる分光特性の傾きに応じた係数W1，係数W2，係数W3を取得することができる。
【０１５２】
これらの関係は、下記の式（２）のように表すことができる。
【０１５３】
W1, W2, W3 = LUT1(Br-ave / Rr-ave, Br-ave / Gr-ave)   ・・・（２）
【０１５４】
なお、ここでは、係数算出LUT（LUT1）を参照するに際し、Br-ave信号とRr-ave信号との比、又はBr-ave信号とGr-ave信号との比を用いる場合を説明したが、Gr-ave信号とRr-ave信号との比、すなわち、Gr-ave/Rr-ave値を用いるようにしてもよい。
【０１５５】
図１５の説明に戻り、ステップＳ１２３において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、ステップＳ１２１の処理で得られるRGBデータ、及び、ステップＳ１２２の処理で得られる係数Wに基づいて、基準反射板２０のPPFD値を算出する。
【０１５６】
ここでは、下記の式（３）に示すように、Br-ave信号、Gr-ave信号、Rr-ave信号に対し、係数W1，係数W2，係数W3をそれぞれ乗ずることで、Ｂ信号のPPFD値（PPFD(b)）、Ｇ信号のPPFD値（PPFD(g)）、Ｒ信号のPPFD値（PPFD(r)）を求めることができる。
【０１５７】
PPFD(b) = W1 × Br-ave
PPFD(g) = W2 × Gr-ave
PPFD(r) = W3 × Rr-ave   ・・・（３）
【０１５８】
このようにして基準反射板２０のPPFD値を算出する理由であるが、次の通りである。すなわち、PPFD値は、測定対象物１の反射率によって変化するものではなく、日向であれば、基準反射板２０に照射されるPPFD値も、測定対象物１に照射されるPPFD値も同じ値となる。そして、ここでは、逆にこれを前提にして、反射率が変化しない基準反射板２０の反射光を捉えることで、基準反射板２０のPPFD値を求めるようにしている。なお、ステップＳ１２２，Ｓ１２３の処理で算出されるPPFD値の算出方法の詳細については、図１８及び図１９を参照して後述する。
【０１５９】
ステップＳ１２４において、実効指標演算装置１０３の処理部１６２は、指標測定データとして、センシング装置１０１−１（図１１）によるセンシングで得られたRGBデータと、センシング装置１０１−２（図１１）によるセンシングで得られたIRデータを取得する。すなわち、ここでは、RGBデータとIRデータの画像データが、処理部１６２に取り込まれることになる。
【０１６０】
ステップＳ１２５において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、ステップＳ１２４の処理で取得されたRGBデータとIRデータに基づいて、測定対象物１の反射率とNDVI値を算出する。
【０１６１】
ここでは、基準反射板２０の反射率が既知、すなわち、Ｂ，Ｇ，Ｒ，IRの各成分で、同一の18%の反射率であることがわかっていることとする。そこで、この反射率の値に対し、測定対象物１の反射光に相当する、Bp-ave信号、Gp-ave信号、Rp-ave信号、及びIRp-ave信号と、Br-ave信号、Gr-ave信号、Rr-ave信号、及びIRr-ave信号との比をとることで、測定対象物１の反射率を求めることができる。
【０１６２】
なお、Bp-ave信号、Gp-ave信号、Rp-ave信号、及びIRp-ave信号は、RGBデータ（に対応したセンシング画像）における測定対象物１の領域に対応する各画素から得られるBp信号、Gp信号、Rp信号、及びIRp信号をそれぞれ平均化することで得られる。また、Br-ave信号、Gr-ave信号、Rr-ave信号、及びIRr-ave信号は、RGBデータ（に対応したセンシング画像）における基準反射板２０の領域に対応する各画素から得られるBr信号、Gr信号、Rr信号、及びIRr信号をそれぞれ平均化することで得られる。
【０１６３】
すなわち、測定対象物１に対するＢ，Ｇ，Ｒ，IRの各成分の反射率は、下記の式（４）により求めることができる。
【０１６４】
Dp(b) = Dr(18%) × Bp-ave / Br-ave
Dp(g) = Dr(18%) × Gp-ave / Gr-ave
Dp(r) = Dr(18%) × Rp-ave / Rr-ave
Dp(ir) = Dr(18%) × IRp-ave / IRr-ave   ・・・（４）
【０１６５】
そして、この式（４）により求められる値を利用することで、NDVI値を、下記の式（５）により求めることができる。
【０１６６】
NDVI値 = (Dp(ir) - Dp(r)) / (Dp(ir) + Dp(r))   ・・・（５）
【０１６７】
ただし、式（５）において、Dp(ir)は、赤外領域の反射率を表し、Dp(r)は、可視領域の赤（Ｒ）の反射率を表している。このNDVI値（正規化植生指数）は、測定対象物１としての圃場の植物の分布状況や活性度を示す指標となる。
【０１６８】
ここで、NDVI値は、Ｒ成分とIR成分をパラメータとする植生指数であるため、式（５）においては、式（４）により得られる反射率のうち、Dp(r)とDp(ir)のみが用いられている。また、式（４）により得られる反射率のうち、Dp(b)とDp(g)については、Dp(r)とともに、後述する式（８）によって、Ｂ，Ｇ，Ｒの各成分の光合成有効放射吸収率（fAPAR）を求める際に用いられる。
【０１６９】
なお、Bp-ave信号などは、センシングで得られるセンシング画像（撮像画像）における、測定対象となる植物が含まれる領域全体から算出してもよいし、あるいは、当該領域を複数の小領域に分けて、小領域ごとに算出されるようにしてもよい。このように小領域ごとに分けることで、例えば、後述する図２８の２次元情報を表示する際に、植物の領域ごとの分布図を生成することができる。
【０１７０】
ただし、このような処理を行う前提として、センシングで得られるセンシング画像（撮像画像）に含まれる、植物の領域に関する情報をあらかじめ把握しておくことが必要となる。ここでは、例えば、センシング画像に対して、植物の領域を認識するための処理を施すことで、植物の領域に関する情報を得ることができる。この植物の領域を認識するための処理としては、公知の画像認識処理を用いることができる。また、画像認識処理の代わりに、ユーザが、センシング画像から、植物の領域を特定するようにしてもよい。
【０１７１】
ステップＳ１２６において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、ステップＳ１２５の処理で算出された測定対象物１の反射率とNDVI値に基づいて、記憶部１６３に記憶されたfAPAR算出LUT（LUT2）を参照することで、測定対象物１の光合成有効放射吸収率（fAPAR）を取得する。
【０１７２】
ここで、植物（植生）に照射された光は、反射光と、透過光と、吸収光とに分離され、これらの光のうち、光合成に活用されるのは、吸収光のみである。これを、植物の反射率と、透過率と、吸収率との関係で表すと、下記の式（６）のように表すことができる。
【０１７３】
1 = (反射率) + (透過率) + (吸収率)   ・・・（６）
【０１７４】
一般に、植物の葉の反射率と透過率は、同等程度であり、その残りの光が吸収されることになる。しかしながら、葉面積指数（LAI：Leaf Area Index）が、2や3程度になると、葉が重なり合って、透過光の反射と吸収を繰り返し、下記の式（７）に、近づくことになる。なお、葉面積指数（LAI）は、単位地表面積当たりの葉面積の合計値を表している。
【０１７５】
1 = (反射率) + (吸収率)   ・・・（７）
【０１７６】
また、葉面積指数（LAI）の変化は、正規化植生指数（NDVI）と相関があることが知られている。そこで、fAPAR算出LUT（LUT2）として、1 - Dp（反射率）を横軸にとり、NDVI値の大きさに応じて、光合成有効放射吸収率（fAPAR）が変化するルックアップテーブルをあらかじめ用意する。
【０１７７】
図１６のＢには、fAPAR算出LUT（LUT2）を例示している。このfAPAR算出LUT（LUT2）では、NDVI値（葉面積指数（LAI））が大きい場合と、NDVI値（葉面積指数（LAI））が小さい場合のルックアップテーブル（LUT）がそれぞれ用意されている。したがって、fAPAR算出LUT（LUT2）から、測定対象物１の反射率とNDVI値に応じて、測定対象物１の光合成有効放射吸収率（fAPAR）を取得することができる。
【０１７８】
これらの関係は、測定対象物１に対するＢ，Ｇ，Ｒの各成分の光合成有効放射吸収率（fAPAR）を、fAPAR(b)，fAPAR(g)，fAPAR(r)とすれば、下記の式（８）のように表すことができる。
【０１７９】
fAPAR(b) = LUT2(1 - Dp(b))
fAPAR(g) = LUT2(1 - Dp(g))
fAPAR(r) = LUT2(1 - Dp(r))   ・・・（８）
【０１８０】
なお、上述したように、fAPARの値を算出するための参照情報としては、fAPAR算出LUT（LUT2）に限らず、例えば、fAPARの値を算出するための関数に値を代入することで、NDVI値から、fAPARの値を直接求めるようにすることができる。
【０１８１】
図１７には、fAPAR算出関数を例示している。このfAPAR算出関数では、下記の式（８Ａ）に示すように、NDVI値から直接、fAPARの値を算出することができる。
【０１８２】
fAPAR = Gain(NDVI)   ・・・（８Ａ）
【０１８３】
ただし、式（８Ａ）においては、fAPAR(b) = fAPAR(g) = fAPAR(r)の関係を有することになる。また、式（８Ａ）では、Dpの値を用いておらず、上述のfAPAR算出LUT（LUT2）のように、Dpの値とNDVI値を用いた場合と比べれば、若干精度が低下する可能性はあるが、fAPARの値を求めるための処理を簡略化することができる。
【０１８４】
図１５の説明に戻り、ステップＳ１２７において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、記憶部１６３に記憶されたΦPSII算出LUT（LUT3）を参照して、測定対象物１における光化学系反応の量子収率（ΦPSII）を取得する。
【０１８５】
ここで、光化学系反応の量子収率（ΦPSII）は、クロロフィル蛍光測定を行うことで、その様子を観測することができる。すなわち、光化学系反応の量子収率（効率）は、植物の育った場所や環境、季節などにより異なる。そこで、ターゲットとする植物に対し、定期的なクロロフィル蛍光測定を行い、ΦPSII算出LUT（LUT3）として、場所、環境、季節に応じてΦPSIIが変化するLUTをあらかじめ用意する。
【０１８６】
図１６のＣには、ΦPSII算出LUT（LUT3）を例示している。このΦPSII算出LUT（LUT3）では、C3植物について、例えば場所ごとに、春・秋、夏、冬などの各季節に応じたルックアップテーブルが用意されている。したがって、例えば、測定対象物１がC3植物である場合に、ΦPSII算出LUT（LUT3）から、その測定時期や測定場所などに応じて、当該測定対象物１における光化学系反応の量子収率（ΦPSII）を取得することができる。
【０１８７】
これらの関係は、下記の式（９）のように表すことができる。
【０１８８】
ΦPSII = LUT3(季節、場所、種類)   ・・・（９）
【０１８９】
なお、C3植物とは、光合成の際に吸収される二酸化炭素（CO2）が、植物体内で最初にどのような有機物に合成されるかにより分類されたものであって、還元的ペントースリン酸回路だけにより光合成炭素同化を行う植物である。また、このような分類には、C3植物のほかに、C4植物やCAM植物なども存在するが、例えばC4植物の測定を行う場合には、C4植物用のΦPSII算出LUT（LUT3）をあらかじめ用意しておく必要がある。
【０１９０】
例えば、C3植物には、イネ（稲）やコムギ（小麦）など、ほとんどの植物が含まれる。また、C4植物としてはトウモロコシやサトウキビが、CAM植物としてはサボテンが、代表的な植物として挙げられる。なお、シバ（芝）は、その種類によってC3植物又はC4植物に分類され、例えば、ベント芝は、C3植物とされるが、ノシバやコウライシバは、C4植物とされる。
【０１９１】
また、例えば、植物ごとに、季節と場所に応じたデータを蓄積して、データベース化しておいて、当該データベースに蓄積されたデータを利用してΦPSII算出LUT（LUT3）を作成することで、より最適なΦPSII算出LUT（LUT3）を用意することができる。ただし、植物の種類、季節、場所以外のパラメータが含まれるようにしてもよい。また、当該データベースに蓄積されたデータに対する機械学習を行ってもよい。
【０１９２】
図１５の説明に戻り、ステップＳ１２８において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、ステップＳ１２１乃至Ｓ１２７の処理で得られたデータに基づいて、測定対象物１における光化学系反応最大ETRを算出する。
【０１９３】
ここで、光化学系反応最大ETRの算出方法であるが、まず、植物に照射された光量子量（PPFD値）のうち、当該植物に有効に吸収された光量子量（実際に当該植物の成長に寄与したと考えられる光量子量）を求めるために、ステップＳ１２３の処理で得られたPPFD値に対し、ステップＳ１２６の処理で得られたfAPARを乗ずる。
【０１９４】
次に、PPFD値とfAPARとを乗じて得られた値に対し、植物に照射された光のうち、PSIIへの分配率m（一般的には0.5とみなされる）と、ステップＳ１２７の処理で得られた光化学系反応の量子収率（ΦPSII）を乗ずる。これにより、光化学系反応最大ETRが算出される。
【０１９５】
すなわち、測定対象物１に対するＢ，Ｇ，Ｒの各成分の光化学系反応最大ETRを、ETR1(b)，ETR1(g)，ETR1(r)とすれば、光化学系反応最大ETRは、ETR1として、下記の式（１０）と、式（１１）を演算することで求められる。
【０１９６】
ETR1(b) = PPFD(b) × fAPAR(b) × m ×ΦPSII
ETR1(g) = PPFD(g) × fAPAR(g) × m ×ΦPSII
ETR1(r) = PPFD(r) × fAPAR(r) × m ×ΦPSII   ・・・（１０）
【０１９７】
ETR1 = ETR1(b) + ETR1(g) + ETR1(r)   ・・・（１１）
【０１９８】
なお、植物生理学の分野では、ΦPSIIは、炭素還元反応まで含んで、植物全体を流れる電子伝達速度（ETR）を生成するときの光化学系反応効率を表すことが多い。すなわち、炭素還元反応に流れる電子伝達速度（ETR）の量に応じて、光化学系反応効率も変化する。一方で、本技術では、植物に照射されて吸収された光量子量（PPFD値）から、光化学系反応が最大となるときの光化学系反応効率のことを、ΦPSIIとして定義している。
【０１９９】
ステップＳ１２８の処理が終了すると、処理は、図１０のステップＳ１０２に戻り、それ以降の処理が実行される。
【０２００】
以上、光化学系反応最大ETR算出処理の流れについて説明した。この光化学系反応最大ETR算出処理では、光化学系反応から出力されるエネルギーに相当する電子伝達速度（ETR）が、光化学系反応最大ETRとして算出される。
【０２０１】
なお、光化学系反応最大ETR算出処理では、センシングの結果得られる撮像画像内に、複数種類の植物が存在する場合には、各植物の領域ごとに、実効PPFD値を求めるために用いるルックアップテーブルを切り替えるようにしてもよい。これにより、１つの画面内に、複数の植物が映っている場合でも、同時に適切な実効PPFD値を提示することが可能となる。
【０２０２】
（PPFD値の算出方法の詳細）
ここで、図１８乃至図１９を参照して、図１５のステップＳ１２２，Ｓ１２３の処理で算出されるPPFD値の算出方法の詳細について説明する。
【０２０３】
（実効指標演算装置の処理部の構成）
図１８は、図８の実効指標演算装置１０３の処理部１６２（の算出部１７１）の詳細な構成例を示す図である。
【０２０４】
図１８において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、PPFD値の算出するために、B/R値算出部２２１−１、B/G値算出部２２１−２、G/R値算出部２２１−３、W1決定部２２２−１、W2決定部２２２−２、W3決定部２２２−３、乗算器２２３−１、乗算器２２３−２、及び乗算器２２３−３を含んでいる。
【０２０５】
算出部１７１においては、センシング装置１０１−１から入力されるRGBデータから得られるBr-ave信号、Gr-ave信号、及びRr-ave信号のうち、Br-ave信号は、B/R値算出部２２１−１とB/G値算出部２２１−２と乗算器２２３−１に入力される。また、Gr-ave信号は、B/G値算出部２２１−２とG/R値算出部２２１−３と乗算器２２３−２に入力され、Rr-ave信号は、B/R値算出部２２１−１とG/R値算出部２２１−３と乗算器２２３−３に入力される。
【０２０６】
B/R値算出部２２１−１は、そこに入力されるBr-ave信号を、Rr-ave信号で除算し、その結果得られるBr-ave/Rr-ave値を、W1決定部２２２−１乃至W3決定部２２２−３のそれぞれに出力する。
【０２０７】
B/G値算出部２２１−２は、そこに入力されるBr-ave信号を、Gr-ave信号で除算し、その結果得られるBr-ave/Gr-ave値を、W1決定部２２２−１乃至W3決定部２２２−３のそれぞれに出力する。
【０２０８】
G/R値算出部２２１−３は、そこに入力されるGr-ave信号を、Rr-ave信号で除算し、その結果得られるGr-ave/Rr-ave値を、W1決定部２２２−１乃至W3決定部２２２−３のそれぞれに出力する。
【０２０９】
W1決定部２２２−１は、そこに入力されるBr-ave/Rr-ave値、Br-ave/Gr-ave値、又はGr-ave/Rr-ave値に応じた係数W1を決定し、乗算器２２３−１に出力する。乗算器２２３−１は、そこに入力されるBr-ave信号に、W1決定部２２２−１からの係数W1を乗じる。
【０２１０】
W2決定部２２２−２は、そこに入力されるBr-ave/Rr-ave値、Br-ave/Gr-ave値、又はGr-ave/Rr-ave値に応じた係数W2を決定し、乗算器２２３−２に出力する。乗算器２２３−２は、そこに入力されるGr-ave信号に、W2決定部２２２−２からの係数W2を乗じる。
【０２１１】
W3決定部２２２−３は、そこに入力されるBr-ave/Rr-ave値、Br-ave/Gr-ave値、又はGr-ave/Rr-aveに応じた係数W3を決定し、乗算器２２３−３に出力する。乗算器２２３−３は、そこに入力されるRr-ave信号に、W3決定部２２２−３からの係数W3を乗じる。
【０２１２】
ここで、Ｂ信号（Br-ave信号）、Ｇ信号（Gr-ave信号）、Ｒ信号（Rr-ave信号）の各値のそれぞれに対し、係数W1，係数W2，係数W3をそれぞれ乗じる理由について説明する。図１９には、PPFD値と、RGBの色成分の値との関係を示している。図１９のＡは、縦軸を分光放射輝度(W/sr・m2/nm)とし、横軸を波長(nm)としたときの屋外における太陽光の分光特性を示している。また、図１９のＢは、縦軸をRGB信号の信号レベルとし、横軸を波長(nm)としたときの図７の配列パターン１４３Ａのカラーフィルタを備えたセンサから出力されるRGB信号を示している。
【０２１３】
図１９のＡにおいては、時間や季節、天候などの条件に応じた太陽光の分光特性として、夏の太陽光、夕方の太陽光、日陰の太陽光、及びくもりの太陽光の分光特性を示している。このとき、PPFD値は、太陽光の各波長のレベルに、各波長を乗じた値の積分値として得ることができる。すなわち、PPFD値は、次の式（１２）により算出される。
【０２１４】
【数１】
2017217258.tif 000003
・・・（１２）
【０２１５】
なお、この式（１２）において、Aは、分光放射輝度(W/sr・m2/nm)を表し、λ(nm)は、波長を表している。また、λ=400nm〜700nmは、光合成有効光量子束密度（PPFD）の葉緑素（クロロフィル）の吸収波長に対応している。さらに、C1は、係数である。
【０２１６】
図１９のＡにおいては、夏の太陽光のPPFD値として1500umol、夕方の太陽光のPPFD値として660umol、日陰の太陽光のPPFD値として500umol、くもりの太陽光のPPFD値として100umolがそれぞれ算出されている。このように、太陽光の分光特性、具体的には、波長を横軸、分光放射輝度を縦軸とし、分光放射輝度を0〜1の範囲に正規化した場合のグラフの傾きによって、PPFD値は大きく異なっている。
【０２１７】
ここで、図１９のＢに示すように、図７の配列パターン１４３Ａでは、入射光が、Ｂ，Ｇ，Ｒの画素ごとに対応する波長帯域の信号が積分された値が、センサから出力される。ここで、RGBの信号から、PPFD値を求めるためには、Ｂ信号、Ｇ信号、Ｒ信号の各値に対し、それぞれの係数W1，係数W2，係数W3を乗じて、PPFD値として求められるべき値と同等の結果が得られるように、係数W1，係数W2，係数W3を制御すればよい。
【０２１８】
ここで、センシング装置１０１−１においては、フィルタ１４３−１が、RGBフィルタ（RGBフィルタ１４３−１）とIRカットフィルタから構成され、センサ１４４−１からの出力がRGBの信号となる。
【０２１９】
そのため、センシング装置１０１−１からのRGBデータを処理する実効指標演算装置１０３の算出部１７１においても、Ｂ信号（Br-ave信号）、Ｇ信号（Gr-ave信号）、Ｒ信号（Rr-ave信号）の各値に対し、それぞれの係数W1，係数W2，係数W3を乗じて、PPFD値として求められるべき値と同等の結果が得られるように、係数W1，係数W2，係数W3を制御すればよいことになる。
【０２２０】
すなわち、実効指標演算装置１０３の算出部１７１においては、次の式（１３）の関係を満たすように、係数W1，係数W2，係数W3を制御すればよいと言える。
【０２２１】
PPFD = C2 × （W1 × B + W2 × G + W3 × R）   ・・・（１３）
【０２２２】
なお、この式（１３）において、B，G，Rは、Ｂ信号（Br-ave信号），Ｇ信号（Gr-ave信号），Ｒ信号（Rr-ave信号）の各値をそれぞれ表し、W1，W2，W3は、係数W1，係数W2，係数W3をそれぞれ表している。また、C2は、係数である。
【０２２３】
ここで、図１８の算出部１７１において、W1決定部２２２−１は、Br-ave/Rr-ave値、Br-ave/Gr-ave値、又はGr-ave/Rr-ave値に応じた係数W1を決定している。同様に、W2決定部２２２−２は、Br-ave/Rr-ave値、Br-ave/Gr-ave値、又はGr-ave/Rr-ave値に応じた係数W2を決定し、W3決定部２２２−３は、Br-ave/Rr-ave値、Br-ave/Gr-ave値、又はGr-ave/Rr-ave値に応じた係数W3を決定している。
【０２２４】
すなわち、W1決定部２２２−１乃至W3決定部２２２−３では、センシング装置１０１−１からのRGBデータから得られるBr-ave信号、Gr-ave信号、Rr-ave信号の各値から、Br-ave信号とRr-ave信号との比、Br-ave信号とGr-ave信号との比、又はGr-ave信号とRr-ave信号との比を算出することで、その比の値（Br-ave/Rr-ave値、Br-ave/Gr-ave値、又はGr-ave/Rr-ave値）から、太陽光の分光特性の傾き（に相当する値）を得るすることができる。
【０２２５】
そして、実効指標演算装置１０３においては、記憶部１６３に、太陽光の分光特性の傾き（Br-ave/Rr-ave値、Br-ave/Gr-ave値、又はGr-ave/Rr-ave値から得られる分光特性の傾き）と、係数W1，係数W2，係数W3とを対応付けた係数算出LUT（LUT1）を記憶しておくようにする。これにより、算出部１７１のW1決定部２２２−１乃至W3決定部２２２−３では、この係数算出LUT（LUT1）から、Br-ave/Rr-ave値、Br-ave/Gr-ave値、又はGr-ave/Rr-ave値から得られる分光特性の傾きに応じた係数W1乃至係数W3を決定することができる。
【０２２６】
すなわち、W1決定部２２２−１では、係数算出LUT（LUT1）を参照することで、Br-ave/Rr-ave値等から得られた分光特性の傾きに応じた係数W1が決定される。その結果、乗算器２２３−１では、Br-ave信号に、W1決定部２２２−１により決定された係数W1が乗じられ、Ｂ信号のPPFD値（W1×Br-ave）が求められる。
【０２２７】
また、W2決定部２２２−２では、係数算出LUT（LUT1）を参照することで、Br-ave/Rr-ave値等から得られた分光特性の傾きに応じた係数W2が決定される。その結果、乗算器２２３−２では、Gr-ave信号に、W2決定部２２２−２により決定された係数W2が乗じられ、Ｇ信号のPPFD値（W2×Gr-ave）が求められる。
【０２２８】
また、W3決定部２２２−３では、係数算出LUT（LUT1）を参照することで、Br-ave/Rr-ave値等から得られた分光特性の傾きに応じた係数W3が決定される。その結果、乗算器２２３−３では、Rr-ave信号に、W3決定部２２２−３により決定された係数W3が乗じられ、Ｒ信号のPPFD値（W3×Rr-ave）が求められる。
【０２２９】
そして、算出部１７１では、上述の式（１３）に従い、乗算器２２３−１からの出力（W1×Br-ave）と、乗算器２２３−２からの出力（W2×Gr-ave）と、乗算器２２３−３からの出力（W3×Rr-ave）が加算されることで、PPFD値（W1×Br-ave + W2×Gr-ave + W3×Rr-ave）が算出される。
【０２３０】
以上、PPFD値の算出方法の詳細について説明した。
【０２３１】
なお、ここでは、例えば、グレー反射板等の分光反射特性がフラットな基準反射板を用いた場合を例に説明したが、分光反射特性がフラットではない領域（例えば、スタジアムにおけるアンツーカなど）を基準反射板（基準反射領域）として用いる場合には、当該基準反射領域の反射の影響で、センシング装置１０１−１から出力されるRGBデータは、グレー反射板などを用いた場合とは異なる。しかしながら、この場合でも、アンツーカ等の分光反射特性がフラットではない基準反射領域に応じた係数算出LUT（LUT1）をあらかじめ用意して、PPFD値の算出の際には、当該係数算出LUT（LUT1）を用いることで、グレー反射板等の分光反射特性がフラットな基準反射板を用いた場合のPPFD値と同じ結果を得ることができる。
【０２３２】
（４）炭素還元反応最大ETR算出処理
【０２３３】
炭素還元反応は、カルビンサイクル（カルビン回路）内で、３つの反応過程を経る反応である。第１の反応過程は、二酸化炭素（CO2）を、CO2受容体の炭素骨格に連結させるカルボキシレーション反応である。第２の反応過程は、光化学的に生産されたニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH）とアデノシン三リン酸（ATP）のエネルギーと、還元力を使って炭水化物（糖やデンプン）を生成する還元反応である。第３の反応過程は、CO2受容体であるリブロース-1,5-二リン酸を生成する再生産反応である。
【０２３４】
これらの反応は、CO2濃度や温度、湿度、植物の種類によって、その反応速度が大きく異なる。なお、植物の特性であるが、例えば、C3植物、C4植物、及びCAM植物の分類だけでなく、植物の種類によって異なる特性を有している。これらの要素を網羅的に把握することは困難であるが、植物の種類を固定し、さらに限られた環境内であれば、その変化の様子を測定することは可能である。
【０２３５】
この種の測定方法としては、一般にガス交換測定方法が用いられ、光やCO2濃度、温度、湿度を制御しつつ、CO2濃度の変化をとらえることで、炭素還元反応の光合成速度を測定することができる。そして、この測定方法を利用することで、CO2律速光合成速度LUT（LUT4）、温度補正係数LUT（LUT5）、及び湿度補正係数LUT(LUT6)を作成することができる。
【０２３６】
例えば、植物の種類、季節、場所ごとに、CO2濃度に依存する（光化学系反応に律速しない）炭素還元反応の光合成速度（ETR）を、ある温度と湿度において測定することで、CO2濃度と光合成速度とを対応付けたCO2律速光合成速度LUT（LUT4）を作成することができる。同様に、植物の種類、季節、場所ごとに、温度と湿度を変化させた場合に、その変化量を、それぞれ、補正係数Tと補正係数Fとすることで、温度と補正係数Tとを対応付けた温度補正係数LUT（LUT5）、及び、湿度と補正係数Fとを対応付けた湿度補正係数LUT(LUT6)を作成することができる。
【０２３７】
（炭素還元反応最大ETR算出処理の流れ）
ここで、図２０のフローチャートを参照して、図１０のステップＳ１０３に対応する炭素還元反応最大ETR算出処理の詳細について説明する。
【０２３８】
ステップＳ１４１において、実効指標演算装置１０３の処理部１６２は、環境センサ１０２（図６）によるセンシングで得られた環境測定データとして、CO2濃度と、温度と、湿度のデータを取得する。
【０２３９】
ステップＳ１４２において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、記憶部１６３に記憶されたCO2律速光合成速度LUT（LUT4）を参照して、ステップＳ１４１の処理で得られたCO2濃度に律速する光合成速度を取得する。
【０２４０】
図２１のＡには、CO2律速光合成速度LUT（LUT4）を例示している。このCO2律速光合成速度LUT（LUT4）では、C3植物のA植物について、例えば、季節と場所ごとに、CO2濃度と光合成速度とを対応付けたルックアップテーブルが複数用意されている。したがって、例えば、測定対象物１がC3植物のA植物である場合に、CO2律速光合成速度LUT（LUT4）から、その測定時期や測定場所などに応じて、測定されたCO2濃度に律速する光合成速度（ETR）を取得することができる。
【０２４１】
これらの関係は、下記の式（１４）のように表すことができる。
【０２４２】
ETR@CO2 = LUT4(CO2濃度)   ・・・（１４）
【０２４３】
図２０の説明に戻り、ステップＳ１４３において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、記憶部１６３に記憶された温度補正係数LUT（LUT5）を参照して、ステップＳ１４１の処理で得られた温度に応じた補正係数Tを取得する。
【０２４４】
図２１のＢには、温度補正係数LUT（LUT5）を例示している。この温度補正係数LUT（LUT5）では、C3植物のA植物について、例えば、季節と場所ごとに、温度と補正係数Tとを対応付けたルックアップテーブルが複数用意されている。したがって、例えば、測定対象物１がC3植物のA植物である場合に、温度補正係数LUT（LUT5）から、その測定時期や測定場所に応じて、測定された温度に応じた補正係数Tを取得することができる。
【０２４５】
これらの関係は、下記の式（１５）のように表すことができる。
【０２４６】
T = LUT5(温度)   ・・・（１５）
【０２４７】
図２０の説明に戻り、ステップＳ１４４において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、記憶部１６３に記憶された湿度補正係数LUT(LUT6)を参照して、ステップＳ１４１の処理で得られた湿度に応じた補正係数Fを取得する。
【０２４８】
図２１のＣは、湿度補正係数LUT（LUT6）を例示している。この湿度補正係数LUT（LUT6）では、C3植物のA植物について、例えば、季節と場所ごとに、湿度と補正係数Fとを対応付けたルックアップテーブルが複数用意されている。したがって、例えば、測定対象物１がC3植物のA植物である場合に、湿度補正係数LUT（LUT6）から、その測定時期や測定場所に応じて、測定された湿度に応じた補正係数Fを取得することができる。
【０２４９】
これらの関係は、下記の式（１６）のように表すことができる。
【０２５０】
F = LUT6(温度)   ・・・（１６）
【０２５１】
図２０の説明に戻り、ステップＳ１４５において、実効指標演算装置１０３の算出部１７１は、ステップＳ１４１乃至Ｓ１４４の処理で得られたデータに基づいて、測定対象物１における炭素還元反応最大ETRを算出する。
【０２５２】
ここで、炭素還元反応最大ETRの算出方法であるが、CO2濃度に律速する光合成速度（ETR）に対し、温度の補正係数Tと湿度の補正係数Fを乗じることで求められる。すなわち、炭素還元反応最大ETRを、ETR2とすれば、下記の式（１７）を演算することで求められる。
【０２５３】
ETR2 = ETR@CO2 × T × F   ・・・（１７）
【０２５４】
ステップＳ１４５の処理が終了すると、処理は、図１０のステップＳ１０３に戻り、それ以降の処理が実行される。
【０２５５】
以上、炭素還元反応最大ETR算出処理の流れについて説明した。この炭素還元反応最大ETR算出処理では、環境や植物の種類から決定される炭素還元反応の最大光合成速度に相当する電子伝達速度（ETR）が、炭素還元反応最大ETRとして算出される。
【０２５６】
なお、炭素還元反応最大ETR算出処理では、光化学系反応最大ETR算出処理と同様に、センシングの結果得られる撮像画像内に、複数種類の植物が存在する場合には、各植物の領域ごとに、実効PPFD値を求めるために用いるルックアップテーブルを切り替えることができる。これにより、１つの画面内に、複数の植物が映っている場合でも、同時に適切な実効PPFD値を提示することが可能となる。
【０２５７】
（５）実効PPFD値等の提示例
【０２５８】
次に、図２２乃至図２８を参照して、図１０のステップＳ１０６の処理で表示される実効PPFD値に関する情報を含む提示情報の提示例について説明する。
【０２５９】
本技術の発明者は、実際のある日において、環境の違いにより、圃場の植物等の測定対象物１のPPFD値と、その実効PPFD値がどのように変化するのかを確認するために、以下の（ａ）乃至（ｄ）の環境下で、シミュレーションを行った。
【０２６０】
（ａ）環境Ａ：日向、１日の平均気温15度
（ｂ）環境Ｂ：日陰、１日の平均気温15度
（ｃ）環境Ｃ：日向、１日の平均気温3度
（ｄ）環境Ｄ：日陰、１日の平均気温3度
【０２６１】
以下、環境Ａ乃至Ｄの環境下でのシミュレーションの結果得られたデータに対応する提示情報の提示例（表示例）を示すものとする。ただし、ここでの測定対象物１は、植物であるものとする。
【０２６２】
（５−１）環境Ａ（日向、平均気温15度）の表示例
【０２６３】
図２２は、環境ＡにおけるPPFD値と実効PPFD値等の表示例を示す図である。
【０２６４】
図２２において、横軸は、時間を示し、ある日の朝の6:00から次の日の6:00までの24時間を、30分単位の目盛りで刻んでいる。縦軸は、異なる線種からなる線Ｌ１乃至Ｌ５で表された、環境Ａのシミュレーションの結果得られたデータの値を示し、その単位は、umol/m2/sとされる。なお、これらの軸の関係は、後述する図２３乃至図２５においても同様とされる。
【０２６５】
環境Ａは、植物が日向に存在し、その周辺の１日の平均気温が15度となる。このような環境下におけるシミュレーションの結果として、線Ｌ１Aは、植物の日向部分に照射された太陽光のPPFD値（日向・PPFD値）の変化を示している。線Ｌ２Aは、植物の日向部分に照射された太陽光が、植物の光化学系反応でエネルギーに変換されたときの光化学系反応最大ETR（日向・光化学系反応最大ETR）の変化を示している。
【０２６６】
線Ｌ３Aは、平均気温15度等の環境に応じて決定される、植物の炭素還元反応最大ETR（炭素還元反応最大ETR（平均気温15度））の変化を示している。線Ｌ４Aは、環境Ａでの伝達ETR（日向・伝達ETR（平均気温15度））の変化を示している。すなわち、線Ｌ２Aで示される日向・光化学系反応最大ETRと、線Ｌ３Aで示される炭素還元反応最大ETR（平均気温15度）とが比較され、その値が小さいほうが、ボトルネックであると判断され、植物中を伝達する伝達ETRが決定される。
【０２６７】
ここでは、日向・光化学系反応最大ETRよりも、炭素還元反応最大ETR（平均気温15度）のほうが、その値が小さいので、炭素還元反応最大ETR（平均気温15度）が、ボトルネックであると判断され、日向・伝達ETR（平均気温15度）とされる。その結果、図２２において、線Ｌ４Aは、線Ｌ３Aの一部と重なっている。
【０２６８】
そして、線Ｌ４Aは、日向・伝達ETR（平均気温15度）であって、実際に植物の成長に寄与した値を示しており、この線Ｌ４Aの内側の部分（図２２の斜線で示した部分）の面積が、植物の成長量に比例することになる。なお、厳密には、植物の成長は、光補償点、光飽和点など、糖が転流する仕組みによっても左右されることになる。
【０２６９】
線Ｌ５Aは、環境Ａでの実効PPFD値（日向・実効PPFD値（平均気温15度））の変化を示している。線Ｌ５Aで示される日向・実効PPFD値（平均気温15度）は、線Ｌ４Aで示される日向・伝達ETR（平均気温15度）の値を、植物の日向部分に照射された太陽光の照射量に換算することで得られる。
【０２７０】
（５−２）環境Ｂ（日陰、平均気温15度）の表示例
【０２７１】
図２３は、環境ＢにおけるPPFD値と実効PPFD値等の表示例を示す図である。
【０２７２】
環境Ｂは、植物が日陰に存在し、その周辺の１日の平均気温が15度となる。このような環境下におけるシミュレーションの結果として、線Ｌ１Bは、植物の日陰部分に照射された太陽光のPPFD値（日陰・PPFD値）の変化を示している。線Ｌ２Bは、植物の日陰部分に照射された太陽光が、植物の光化学系反応でエネルギーに変換されたときの光化学系反応最大ETR（日陰・光化学系反応最大ETR）の変化を示している。
【０２７３】
線Ｌ３Bは、平均気温15度等の環境に応じて決定される、植物の炭素還元反応最大ETR（炭素還元反応最大ETR（平均気温15度））の変化を示している。線Ｌ４Bは、環境Ｂでの伝達ETR（日陰・伝達ETR（平均気温15度））の変化を示している。すなわち、ここでは、炭素還元反応最大ETR（平均気温15度）よりも、日陰・光化学系反応最大ETRのほうが、その値が小さいので、日陰・光化学系反応最大ETRが、ボトルネックであると判断され、日陰・伝達ETR（平均気温15度）とされる。その結果、図２３において、線Ｌ４Bは、線Ｌ２Bの一部と重なっている。
【０２７４】
そして、線Ｌ４Bは、日陰・伝達ETR（平均気温15度）であって、実際に植物の成長に寄与した値を示しており、この線Ｌ４Bの内側の部分（図２３の斜線で示した部分）の面積が、植物の成長量に比例することになる。線Ｌ５Bは、環境Ｂでの実効PPFD値（日陰・実効PPFD値（平均気温15度））の変化を示し、線Ｌ４Bで示される日陰・伝達ETR（平均気温15度）の値を、植物の日陰部分に照射された太陽光の照射量に換算することで得られる。
【０２７５】
（５−３）環境Ｃ（日向、平均気温3度）の表示例
【０２７６】
図２４は、環境ＣにおけるPPFD値と実効PPFD値等の表示例を示す図である。
【０２７７】
環境Ｃは、植物が日向に存在し、その周辺の１日の平均気温が3度となる。このような環境下におけるシミュレーションの結果として、線Ｌ１Cは、植物の日向部分に照射された太陽光のPPFD値（日向・PPFD値）の変化を示している。線Ｌ２Cは、植物の日向部分に照射された太陽光が、植物の光化学系反応でエネルギーに変換されたときの光化学系反応最大ETR（日向・光化学系反応最大ETR）の変化を示している。
【０２７８】
線Ｌ３Cは、平均気温3度等の環境に応じて決定される、植物の炭素還元反応最大ETR（炭素還元反応最大ETR（平均気温3度））の変化を示している。線Ｌ４Cは、環境Ｃでの伝達ETR（日向・伝達ETR（平均気温3度））の変化を示している。すなわち、ここでは、日向・光化学系反応最大ETRよりも、炭素還元反応最大ETR（平均気温3度）のほうが、その値が小さいので、炭素還元反応最大ETR（平均気温3度）が、ボトルネックであると判断され、日向・伝達ETR（平均気温3度）とされる。その結果、図２４において、線Ｌ４Cは、線Ｌ３Cの一部と重なっている。
【０２７９】
そして、線Ｌ４Cは、日向・伝達ETR（平均気温3度）であって、実際に植物の成長に寄与した値を示しており、この線Ｌ４Cの内側の部分（図２４の斜線で示した部分）の面積が、植物の成長量に比例することになる。線Ｌ５Cは、環境Ｃでの実効PPFD値（日向・実効PPFD値（平均気温3度））の変化を示し、線Ｌ４Cで示される日向・伝達ETR（平均気温3度）の値を、植物の日向部分に照射された太陽光の照射量に換算することで得られる。
【０２８０】
（５−４）環境Ｄ（日陰、平均気温3度）の表示例
【０２８１】
図２５は、環境ＤにおけるPPFD値と実効PPFD値等の表示例を示す図である。
【０２８２】
環境Ｄは、植物が日陰に存在し、その周辺の１日の平均気温が3度となる。このような環境下におけるシミュレーションの結果として、線Ｌ１Dは、植物の日陰部分に照射された太陽光のPPFD値（日陰・PPFD値）の変化を示している。線Ｌ２Dは、植物の日陰部分に照射された太陽光が、植物の光化学系反応でエネルギーに変換されたときの光化学系反応最大ETR（日陰・光化学系反応最大ETR）の変化を示している。
【０２８３】
線Ｌ３Dは、平均気温3度等の環境に応じて決定される、植物の炭素還元反応最大ETR（炭素還元反応最大ETR（平均気温3度））の変化を示している。線Ｌ４Dは、環境Ｄでの伝達ETR（日陰・伝達ETR（平均気温3度））の変化を示している。すなわち、ここでは、炭素還元反応最大ETR（平均気温3度）よりも、日陰・光化学系反応最大ETRのほうが、その値が小さいので、日陰・光化学系反応最大ETRが、ボトルネックであると判断され、日陰・伝達ETR（平均気温3度）とされる。その結果、図２５において、線Ｌ４Dは、線Ｌ２Dの一部と重なっている。
【０２８４】
そして、線Ｌ４Dは、日陰・伝達ETR（平均気温3度）であって、実際に植物の成長に寄与した値を示しており、この線Ｌ４Dの内側の部分（図２５の斜線で示した部分）の面積が、植物の成長量に比例することになる。線Ｌ５Dは、環境Ｄでの実効PPFD値（日陰・実効PPFD値（平均気温3度））の変化を示し、線Ｌ４Dで示される日陰・伝達ETR（平均気温3度）の値を、植物の日陰部分に照射された太陽光の照射量に換算することで得られる。
【０２８５】
（環境Ａ乃至Ｄのシミュレーション結果の比較）
ここで、図２２乃至図２５に示した環境Ａ乃至Ｄのシミュレーション結果を比較すれば、次のようになる。
【０２８６】
すなわち、PPFD値と光化学系反応最大ETRは、植物に照射される太陽光に応じて決定されるため、図２２の環境Ａと図２４の環境Ｃでは、その環境が共に日向となるので、日向・PPFD値（線Ｌ１A，線Ｌ１C）と、日向・光化学系反応最大ETR（線Ｌ２A，線Ｌ２C）がそれぞれ一致している。
【０２８７】
一方で、炭素還元反応最大ETRは、気温に左右されるため、図２２の環境Ａと図２４の環境Ｃでは、その平均気温が、15度と3度で異なっているので、線Ｌ３Aで示される炭素還元反応最大ETR（平均気温15度）と、線Ｌ３Cで示される炭素還元反応最大ETR（平均気温3度）は異なっている。
【０２８８】
図２３の環境Ｂと図２５の環境Ｄでは、その環境が共に日陰となるので、日陰・PPFD値（線Ｌ１B，線Ｌ１D）と、日陰・光化学系反応最大ETR（線Ｌ２B，線Ｌ２D）がそれぞれ一致している。なお、図２３の環境Ｂ及び図２５の環境Ｄと、図２２の環境Ａ及び図２４の環境Ｃとでは、縦軸の目盛りの単位が異なっているが、日陰の環境のほうが、日向の環境よりも、PPFD値と光化学系反応最大ETRが小さくなる。
【０２８９】
一方で、図２３の環境Ｂと図２５の環境Ｄでは、その平均気温が、15度と3度で異なっているので、線Ｌ３Bで示される炭素還元反応最大ETR（平均気温15度）と、線Ｌ３Dで示される炭素還元反応最大ETR（平均気温3度）は異なっている。
【０２９０】
また、図２２の環境Ａと図２３の環境Ｂは、その平均気温が共に15度となるので、縦軸の目盛りの単位が異なっているが、線Ｌ３Aで示される炭素還元反応最大ETR（平均気温15度）と、線Ｌ３Bで示される炭素還元反応最大ETR（平均気温15度）は一致している。同様に、図２４の環境Ｃと図２５の環境Ｄは、その平均気温が共に3度となるので、縦軸の目盛りの単位が異なっているが、線Ｌ３Cで示される炭素還元反応最大ETR（平均気温3度）と、線Ｌ３Dで示される炭素還元反応最大ETR（平均気温3度）は一致している。
【０２９１】
ここで、図２２の環境Ａ乃至図２５の環境Ｄにおける、線Ｌ５Aと、線Ｌ５Bと、線Ｌ５Cと、線Ｌ５Dとで示される実効PPFD値を比較すれば、次のようになる。すなわち、図２２の環境Ａにおける線Ｌ５Aで示される日向・実効PPFD値（平均気温15度）の値が最も大きく、500(umol/m2/s)を超える値を示している。逆に、図２５の環境Ｄにおける線Ｌ５Dで示される日陰・実効PPFD値（平均気温3度）の値が、最も小さい値となっている。
【０２９２】
（５−５）環境Ａ乃至ＤのPPFD値の積算の表示例
【０２９３】
図２６は、環境Ａ乃至ＤのPPFD値の積算の表示例を示す図である。
【０２９４】
図２６においては、環境Ａ乃至環境Ｄの環境ごとに、各環境におけるPPFD値の１日の積算値をヒストグラムで示している。したがって、図２６の縦軸の単位は、mol/m2/dayとされる。
【０２９５】
上述したように、PPFD値は、植物に照射される太陽光に応じて決定される。そのため、図２６において、環境Ａと環境Ｃは、その環境が共に日向となるので、PPFD値の１日の積算値が一致している。また、環境Ｂと環境Ｄは、その環境が共に日陰となるので、PPFD値の１日の積算値が一致している。
【０２９６】
また、図２６において、環境Ａ及び環境Ｃと、環境Ｂ及び環境Ｄとでは、日向の環境のほうが、日陰の環境よりも、PPFD値の1日の積算値が大きくなっている。
【０２９７】
（５−６）環境Ａ乃至Ｄの実効PPFD値の積算の表示例
【０２９８】
図２７は、環境Ａ乃至Ｄの実効PPFD値の積算と、太陽光活用率の表示例を示す図である。
【０２９９】
図２７においては、環境Ａ乃至環境Ｄの環境ごとに、各環境における実効PPFD値の１日の積算値をヒストグラムで示し、左側の縦軸の単位は、mol/m2/dayとされる。また、図２７では、環境Ａ乃至環境Ｄの環境ごとに、各環境における太陽光の活用度を折れ線グラフで示し、縦軸の単位は、パーセント（％）とされる。
【０３００】
実効PPFD値は、伝達ETRの値を、植物に照射された光の照射量に換算して得られるPPFD値であるから、この積分量も、植物の成長量に寄与した量に比例している。その点で、環境Ａのときに、植物の成長が最も大きかったことが分かる。
【０３０１】
ここで、共に日向で、１日の平均気温が異なる環境Ａと環境Ｃとを比較すれば、環境Ａの実効PPFD値の積算値が約13(mol/m2/day)であるのに対し、環境Ｃの実効PPFD値の積算値は、約7(mol/m2/day)であり、それらの積算値の差は倍近くになる。
【０３０２】
また、共に日陰で、１日の平均気温が異なる環境Ｂと環境Ｄとを比較すれば、環境Ｂの実効PPFD値の積算値が約4(mol/m2/day)であるのに対し、環境Ｄの実効PPFD値の積算値は、約3(mol/m2/day)であり、それらの積算値には大きな差がない。
【０３０３】
このように、実効PPFD値を分析することで、同じ光の照射量でかつ日向であっても、気温によって、植物の成長に大きな差が生じているのに対し、同じ光の照射量でかつ日陰では、気温によって、植物の成長量は大きく変わらないことが分かる。
【０３０４】
例えば、図２６に示したPPFD値を分析するだけでは、環境Ａと環境Ｃは、PPFD値の１日の積算値が一致しており、気温によって植物の成長に差が生じているかどうかは分からないが、図２７に示した実効PPFD値を分析することで、実効PPFD値の積算値の差が倍近くあり、気温によって植物の成長に差が生じていることが分かる。
【０３０５】
また、図２７において、折れ線グラフは、実効PPFD値を、PPFD値で除算して得られる太陽光の活用度（％）を、環境Ａ乃至環境Ｄの環境ごとに示している。この折れ線グラフからは、共に日向となる環境Ａと環境Ｃでは、実効PPFD値は大きくなるものの、照射された太陽光から得られるPPFD値に比べると、その活用度は小さい。一方で、共に日陰となる環境Ｂと環境Ｄでは、実効PPFD値は小さいが、太陽光の活用度は大きくなる。
【０３０６】
ここで、日向の植物は、強すぎる太陽光のほとんどを、熱や蛍光として消費しているが、この消費量が大き過ぎると、植物の光阻害という弊害にも繋がると言われている。この太陽光の活用度の状態は、植物のストレス状態を分析する場合にも役立つことが想定される。
【０３０７】
（５−７）２次元情報としての実効PPFD値の表示例
【０３０８】
図２８は、２次元情報としての実効PPFD値の表示例を示す図である。
【０３０９】
図２８には、繰り返しパターンで２次元配列された複数の画素を有するセンサ１４４によるセンシングで得られるデータに基づいて、実効PPFD値とPPFD値を、２次元情報（２次元画像）として表示した場合の例を示している。
【０３１０】
図２８のＡは、例えば、測定対象物１としての圃場の植物の領域（植生エリア）を、横方向に12分割し、かつ、縦方向に8分割した場合における、12×8分割された領域ごとの実効PPFD値の１日の積算値を表している（ヒストグラムのグラフの各柱（棒）が、１日当たりの各領域の実効PPFD値を表している）。すなわち、図２８のＡに示した３次元のグラフにおいて、XY平面により、12×8分割された各領域が表され、Z軸方向により、各領域の実効PPFD値の大きさが表される（単位：mol/m2/day）。このように、実効PPFD値を２次元情報（例えばXY平面の情報）として表示することで、例えば圃場の植物の領域のような広い領域であっても、植物にとって有効なPPFD値を提示することができる。
【０３１１】
また、図２８のＢは、測定対象物１としての圃場の植物の領域であって、12×8分割された領域ごとのPPFD値の１日の積算値を表している。すなわち、図２８のＢの12×8の各領域と、図２８のＡの12×8の各領域とは対応しており、ユーザの操作などに応じて、図２８のＡの実効PPFD値の２次元情報と、図２８のＢのPPFD値の２次元情報とを切り替えることができる。なお、図２８のＡの実効PPFD値の２次元情報と、図２８のＢのPPFD値の２次元情報とは、同時に表示されるようにしてもよい。これにより、ユーザは、圃場の植物の領域ごと、あるいは圃場の植物の領域の全体に渡って、実効PPFD値とPPFD値とを比較することができる。
【０３１２】
すなわち、上述したように、測定されたPPFD値が、実際に、植物にとって有効に活用されるとは限らず、そのため、本技術では、植物によって有効なPPFD値として、実効PPFD値を算出できるようにしているが、この実効PPFD値の積算値と、PPFD値の積算値とを同時に、あるいは切り替えて表示することで、例えば、植物にとって必要な光量が照射されたのかどうかを、容易に把握することができる。
【０３１３】
具体的には、上述した説明では、図３や図４の例として、植物にとって有効な光が500umol/m2である場合に、植物に対し、2000umol/m2の光を３時間照射したケースと、植物にとって有効な光が500umol/m2である場合に、植物に対し、500umol/m2の光を６時間照射したケースでは、有効な光子量がより多くなる後者のケースのほうが、より有効な日照を得ていたことを述べた。このような２つのケースについても、実効PPFD値とPPFD値の積算値を、図２８に示したような表示形態で表示させることで、どちらのケースがより有効な日照を得ていたかなどを容易に把握することが可能となる。
【０３１４】
なお、図２８に示した実効PPFD値とPPFD値の２次元表示は、２次元情報を提示するための表示形態の一例であって、他の表示形態で、実効PPFD値とPPFD値の２次元情報を表示するようにしてもよい。
【０３１５】
例えば、実効PPFD値の２次元情報（図２８のＡ）と、PPFD値の２次元情報（図２８のＢ）とを、領域ごとに重畳表示させるようにしてもよい。このような重畳表示が提示されることで、ユーザは、領域ごとの実効PPFD値とPPFD値との差分を、直感的に認識することができる。また、例えば、圃場の植物等の撮像画像に対し、実効PPFD値の２次元情報（図２８のＡ）及びPPFD値の２次元情報（図２８のＢ）の少なくとも一方を重畳表示させるようにしてもよい。このような重畳表示が提示されることで、ユーザは、実際の植物の状態と、実効PPFD値又はPPFD値との関係を把握することができる。
【０３１６】
また、例えば、実効PPFD値やPPFD値の２次元情報の表示は、図２８に示したように、ヒストグラムのグラフの各柱（棒）を重畳表示するほか、例えば色や輝度の変更など、グラフの各柱を識別可能な表示形態であれば、他の表示形態で表現されるようにしてもよい。さらに、例えば、実効PPFD値やPPFD値の２次元情報の表示は、その値が所定の基準値を上回る又は下回る部分のみを表示したり、あるいは、当該部分のみを強調表示したりするようにしてもよい。その際、基準値は、例えば、任意の入力値や測定対象領域の平均値などを用いることができる。
【０３１７】
また、ここでは、２次元情報として、実効PPFD値とPPFD値が提示される場合を説明したが、光合成有効放射吸収率（fAPAR）の値を、同様に２次元表示するようにしてもよい。
【０３１８】
以上のように、提示情報として、実際に植物の成長に寄与したPPFD値を、実効PPFD値として提示（表示）することができるため、様々な角度から、測定対象物１としての植物の生育を分析することが可能となる。すなわち、植物の光合成は、光のエネルギーではなく、光の粒子である光量子の数に影響を受けることが知られている。しかしながら、植物が光を有効に活用できる光量子の数は、二酸化炭素濃度（CO2濃度）、温度、湿度、栄養素などの環境条件と、植物の種類や状態によって、大きく左右される。そこで、本技術では、このような環境条件と、植物の種類や状態から、植物が有効に活用できると想定されるPPFD値を予測することで、実効PPFD値を算出して表示している。
【０３１９】
なお、図２２乃至図２８に示した表示例は、PPFD値や実効PPFD値等のデータの統計値を提示するための表示形態の一例であって、他の表示形態で、PPFD値や実効PPFD値等のデータの統計値を表示するようにしてもよい。また、このようなデータを、図２８に示したように、１日単位や１週間単位、１ヶ月単位などの所定の時間範囲で集計することで、例えば、植物の成長に重要な日照に関するデータを蓄積することが可能となる。これにより、例えば、測定対象物１としての植物ごとに、例えば１日単位や１週間単位などの共通の時間の単位で、PPFD値や実効PPFD値等のデータを集計することができる。
【０３２０】
＜４．変形例＞
【０３２１】
（基準反射板の他の例）
上述した説明では、基準反射板２０は、グレー反射板等の分光反射特性がフラットな基準反射板を用いるとして説明したが、反射率が既知であれば、移動可能な板状の形状に限らず、固定された所定の領域あってもよい。例えば、スタジアムの芝を測定する場合に、アンツーカを基準反射領域として、利用することができる。そして、例えば、アンツーカなどの分光反射特性がフラットではない領域を基準反射領域として利用する場合には、当該基準反射領域に応じた係数算出LUT（LUT1）をあらかじめ用意する必要があるのは、先に述べた通りである。
【０３２２】
なお、アンツーカは、サッカー場等のスタジアムで、測定対象物（測定対象領域）となる芝の領域の周囲の領域に形成され、反射特性がほぼ一定であり、あらかじめ測定しておくことが可能であるので、基準反射領域（リファレンスエリア）として利用することができる。
【０３２３】
なお、基準反射板２０としては、所定の反射率を有する基準反射板を作成し、それを利用するようにしてもよい。この場合においても、基準反射板は、任意の位置に設置することが可能であるが、例えば、図１１に示したように、所定の反射率を有する基準反射板を、測定対象物１と同時にセンシング可能な位置に設置することができる。また、基準反射板２０（基準反射領域）は、測定対象物１とは時間的に別のタイミングでセンシングしてもよい。
【０３２４】
（センサの具体例）
上述した説明では、センサ１４４（図７）が、複数の画素が２次元配列された画素アレイ部を有するセンサであるとして説明したが、このセンサとしては、例えば、１次元のラインセンサやイメージセンサ等の各種のセンサを含めることができる。なお、イメージセンサには、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサや、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の撮像素子が含まれる。
【０３２５】
（他の植生指標）
また、上述した説明では、植物を測定対象物１としたときの指標（植生指数）として、正規化植生指数(NDVI値)を一例に説明したが、正規化植生指数(NDVI値)以外の他の植生指数が測定されるようにしてもよい。例えば、他の植生指数としては、比植生指数(RVI：Ratio Vegetation Index)や差植生指数(DVI：Difference Vegetation Index)などを用いることができる。
【０３２６】
ここで、比植生指数(RVI値)は、下記の式（１８）を演算することで算出される。
【０３２７】
RVI = IR / R   ・・・（１８）
【０３２８】
また、差植生指数(DVI値)は、下記の式（１９）を演算することで算出される。
【０３２９】
DVI = IR - R   ・・・（１９）
【０３３０】
ただし、式（１８）と、式（１９）において、IRは、赤外領域の反射率を表し、Rは、可視領域の赤の反射率を表している。なお、ここでは、IRとRをパラメータとする植生指数のみを例示しているが、赤以外の他の可視領域の光の反射率などをパラメータとして用いて他の植生指数を測定することは、勿論可能である。また、スペクトルの比率は、RとIRとの組み合わせには限られるものではない。センサ１４４からは、RGBIRの出力として、RとIR以外のGやB等、他の波長帯域の成分が出力される場合に、それらの値を用いるようにしてもよい。
【０３３１】
（センシング装置の測定時の他の構成例）
上述した説明では、センシング装置１０１が、移動観測を行う移動測定装置７０（図１１）、又は定点観測を行う定点測定装置８０（図１１）に搭載される場合を説明したが、センシング装置１０１によって、測定対象物１と基準反射板２０をセンシングすることができれば、あらゆる構成を採用することができる。
【０３３２】
例えば、センシング装置１０１は、人工衛星に搭載されるようにしてもよい。この人工衛星において、センシング装置１０１によるセンシング（人工衛星からの撮像）で得られる指標測定データ（例えば衛星画像に応じた測定値）は、所定の通信経路を介して実効指標演算装置１０３に送信される。そして、実効指標演算装置１０３において、算出部１７１は、人工衛星に搭載されたセンシング装置１０１から送信されてくる指標測定データに基づいて、人工衛星から測定された測定対象物１（例えば圃場の植物）の指標（PPFD値）を求めることができる。
【０３３３】
＜５．コンピュータの構成＞
【０３３４】
上述した一連の処理（図１０の実効PPFD値算出処理のステップＳ１０２乃至Ｓ１０６の処理）は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。図２９は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示す図である。
【０３３５】
コンピュータ１０００において、CPU(Central Processing Unit)１００１、ROM(Read Only Memory)１００２、RAM(Random Access Memory)１００３は、バス１００４により相互に接続されている。バス１００４には、さらに、入出力インターフェース１００５が接続されている。入出力インターフェース１００５には、入力部１００６、出力部１００７、記録部１００８、通信部１００９、及び、ドライブ１０１０が接続されている。
【０３３６】
入力部１００６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部１００７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記録部１００８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部１００９は、ネットワークインターフェースなどよりなる。ドライブ１０１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブル記憶媒体１０１１を駆動する。
【０３３７】
以上のように構成されるコンピュータ１０００では、CPU１００１が、ROM１００２や記録部１００８に記録されているプログラムを、入出力インターフェース１００５及びバス１００４を介して、RAM１００３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０３３８】
コンピュータ１０００(CPU１００１)が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブル記憶媒体１０１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線又は無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【０３３９】
コンピュータ１０００では、プログラムは、リムーバブル記憶媒体１０１１をドライブ１０１０に装着することにより、入出力インターフェース１００５を介して、記録部１００８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線又は無線の伝送媒体を介して、通信部１００９で受信し、記録部１００８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM１００２や記録部１００８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０３４０】
ここで、本明細書において、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に行われる必要はない。すなわち、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、並列的あるいは個別に実行される処理(例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理)も含む。また、プログラムは、１のコンピュータ(プロセッサ)により処理されるものであってもよいし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであってもよい。
【０３４１】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上述した複数の実施の形態の全て又は一部を組み合わせた形態を採用することができる。
【０３４２】
なお、本技術は、以下のような構成をとることができる。
【０３４３】
（１）
センサによるセンシングで得られる測定対象物に関する測定値に基づいて、前記測定対象物に入射する光に関する指標として、前記入射する光のうち、前記測定対象物に有効に活用された光の程度を表す実効指標を算出する算出部を備える
情報処理装置。
（２）
前記測定対象物は、植物であり、
前記実効指標は、前記植物の伝達ETR(Electron Transport Rate)を、前記植物に入射した光の照射量に換算して得られる指標である
（１）に記載の情報処理装置。
（３）
前記算出部は、光化学系反応最大ETR及び炭素還元反応最大ETRに基づいて、前記伝達ETRを算出する
（２）に記載の情報処理装置。
（４）
前記算出部は、前記光化学系反応最大ETRと前記炭素還元反応最大ETRとを比較し、小さい方を、前記伝達ETRとする
（３）に記載の情報処理装置。
（５）
前記測定対象物は、植物であり、
前記測定値は、前記植物の反射光に基づく値であり、
前記算出部は、前記植物の反射光に基づく値に基づいて、光合成有効放射吸収率（fAPAR）を算出する
（１）乃至（４）のいずれかに記載の情報処理装置。
（６）
前記算出部は、前記光合成有効放射吸収率（fAPAR）に基づいて、前記実効指標を算出する
（５）に記載の情報処理装置。
（７）
前記算出部は、前記植物に入射する光に関する測定指標、光合成有効放射吸収率（fAPAR）、及び、光化学系反応の量子収率（ΦPSII）に基づいて、前記光化学系反応最大ETRを算出する
（３）に記載の情報処理装置。
（８）
前記算出部は、前記センサによるセンシングで得られる前記植物に対する測定値に基づいて、前記測定指標を算出する
（７）に記載の情報処理装置。
（９）
前記算出部は、測定時期、測定場所、及び、前記植物の種類のいずれかに基づいて、前記光化学系反応の量子収率（ΦPSII）を算出する
（７）又は（８）のいずれかに記載の情報処理装置。
（１０）
前記算出部は、前記植物の周辺の環境情報に基づいて、前記炭素還元反応最大ETRを算出する
（３）に記載の情報処理装置。
（１１）
前記植物の周辺の環境情報は、二酸化炭素濃度（CO2濃度）、温度、及び、湿度である
（１０）に記載の情報処理装置。
（１２）
前記植物に入射する光に関する測定指標、及び、前記実効指標のうちの少なくとも一方に応じた提示情報の提示を制御する制御部をさらに備える
（３）に記載の情報処理装置。
（１３）
前記提示情報は、２次元情報である
（１２）に記載の情報処理装置。
（１４）
前記制御部は、ユーザの操作に応じて、前記測定指標の２次元情報と、前記実効指標の２次元情報の一方の選択的な提示を制御する
（１３）に記載の情報処理装置。
（１５）
前記制御部は、前記光化学系反応最大ETR、前記炭素還元反応最大ETR、及び、前記伝達ETRのうちの少なくとも１つの提示を制御する
（１２）に記載の情報処理装置。
（１６）
前記制御部は、前記測定指標、及び、前記実効指標は、異なる時間に測定された複数の測定値に基づいて算出される
（１２）に記載の情報処理装置。
（１７）
前記植物に入射する光に関する指標としての測定指標は、前記植物に入射する光が光合成に作用する程度を示す指標である
（２）に記載の情報処理装置。
（１８）
前記測定指標は、光合成有効光量子束密度（PPFD：Photosynthetic Photon Flux Density）であり、
前記実効指標は、前記PPFD値のうち、植物の成長に寄与したPPFD値を表した実効PPFD値である
（１７）に記載の情報処理装置。
（１９）
情報処理装置の情報処理方法において、
前記情報処理装置が、
センサによるセンシングで得られる測定対象物に関する測定値に基づいて、前記測定対象物に入射する光に関する指標として、前記入射する光のうち、前記測定対象物に有効に活用された光の程度を表す実効指標を算出するステップを含む
情報処理方法。
（２０）
コンピュータを、
センサによるセンシングで得られる測定対象物に関する測定値に基づいて、前記測定対象物に入射する光に関する指標として、前記入射する光のうち、前記測定対象物に有効に活用された光の程度を表す実効指標を算出する算出部を備える情報処理装置
として機能させるためのプログラム。
【符号の説明】
【０３４４】
１０，１１  実効指標演算システム，  ２０  基準反射板，  １０１，１０１−１，１０１−２  センシング装置，  １０２  環境センサ，  １０３  実効指標演算装置，  １０５  クライアント装置，  １０８  ネットワーク，  １０９  サーバ，  １１０  ストレージ，  １２１  測定部，  １２２  処理部，  １４１，１４１−１，１４１−２  レンズ，  １４２，１４２−１，１４２−２  露光部，  １４３  フィルタ，  １４３−１  RGBフィルタ，  １４３−２  IRフィルタ，  １４４，１４４−１，１４４−２  センサ，  １４５，１４５−１，１４５−２  信号処理部，  １４６  I/F部，  １６１  I/F部，  １６２  処理部，  １６３  記憶部，  １６４  提示部，  １７１  算出部，  １７２  制御部，  ２２１−１  B/R値算出部，  ２２１−２  B/G値算出部，  ２２１−３  G/R値算出部，  ２２２−１  W1決定部，  ２２２−２  W2決定部，  ２２２−３  W3決定部，  ２２３−１  乗算器，  ２２３−２  乗算器，  ２２３−３  乗算器，  １０００  コンピュータ，  １００１  CPU
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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2017217258.tif 000034
2017217258.tif 000035
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