情報処理学会 インタラクション 2022
IPSJ Interaction 2022

5D102022/2/21

野菜の成長過程の 3 次元可視化とその応用
宮森 蛍1伊藤 正彦1,a)

概要：近年基幹的農業従事者数が減少傾向にあり，年齢層も上昇傾向にある．本研究では，この問題を少しでも解消できるよう，若年層を対象に農業に関心を持ってもらえるようなコンテンツを作るためのデータ作成とその応用を目的に，野菜の成長過程の 3 次元可視化を行った．実際に，複数の成長条件で育てたミニトマトの成長過程をフォトグラメトリにより 3 次元データ化し，そのデータを Unity 上で可視化を行った．携帯・スマホでも扱えるコンテンツとすることで，若者層を対象に実際に農場に行かなくても農業を疑似体験できるコンテンツを提供できると考えている．

1. はじめにで [2] とは目的は近く，成長過程を可視化するという点で [3]とは似ている．しかしながら，本研究では野菜全体の成長

近年日本の基幹的農業従事者数は減少傾向にあり，若過程を三次元で可視化し，成長の違いがわかりやすくする者層の後継者も減少してきている．農林水産省が行った，ことにより，農業への理解や関心を深めようと試みている「2020 年度農林業センサス」[1] にて年齢別基幹的農業従事という点で，先行研究とは異なる．

者数を調査した．その結果，平成 27 年から令和 2 年にかけてどの年代も基幹的農業従事者数が減少傾向にあり，年3. 提案手法

齢層も 65 歳以上が多い，ということがわかった．本研究

本研究では野菜の成長過程を可視化することで成長の違は，この問題を少しでも解消できるように，農業に触れるいを見てもらい，関心を持ってもらうことを重視している．

ことで関心を少しでも持ってもらえるようなコンテンツをしたがって，水やりといった野菜の管理をしないことでど作るためのデータ作成を行い，そのデータの応用事例を提んな成長をしてしまうのかをわかりやすい形で感じてもら案することを目的とする．そこで実際に，複数の成長条件うため，野菜に条件を付け栽培し，フォトグラメトリ技術で育てたミニトマトの成長過程をフォトグラメトリによりを用いて３次元化する手法を提案する．

3 次元データ化し，そのデータを Unity 上で可視化を行った．携帯・スマホでも扱えるコンテンツとすることで，若3.1 複数条件のミニトマト者層を対象に実際に農場に行かなくても農業を疑似体験できるコンテンツを提供できると考えている．

2. 関連研究
川上らの PotPet [2] は植物に対して興味と愛着を深くす

成長の違いがわかりやすく出る条件として水量の制限を付けくわえることにした．今回ミニトマトを 3 つ，栽培しそれぞれの苗を ABC と分け条件を付けくわえることにした．条件内容は
条件 A ：土が乾いていたタイミングで水やりをする従来ることが目的であり，植物が自律的に動き，ユーザーの行の育て方動にフィードバックすることで，ペットを飼うような感覚

条件 B：毎日 1 リットルの水やりで植物を育成することを試みた研究である．

条件 C：2 週間に 1 回 1 リットルの水やり

宮下ら [3] の研究は，ダイズ種子の発芽に伴う形態生理とした．また，収穫時にそれぞれの糖度を計測した*1 ．図

変化の可視化が目的であり，励起蛍光マトリクス (EEM)

1 は各条件 ABC における約 2 か月目の全体像を撮影したとマイクロスライサを利用しダイズの発芽過程における内ものである．

部構造変化の 3 次元可視化手法の開発を試みている．
本研究は，農業に対して興味を持ってもらうという点

3.2 撮影方法
撮影は 360 度回転する台に苗を乗せ行った．全体像をカ1a)

北海道情報大学
imash@do-johodai.ac.jp© 2022 Information Processing Society of Japan*1

糖度の結果 条件 A：10.3, 条件 B:11.2, 条件 C:8.3673

情報処理学会 インタラクション 2022
IPSJ Interaction 2022(a) 条件 A のミニトマト

5D102022/2/21(b) 条件 B のミニトマト
図 1(c) 条件 C のミニトマト

各条件のミニトマトの写真

メラ内に収めることができないほど苗が大きくなるため苗を上下に分割するようにし撮影を行った．その際に，なるべく光の反射等を入れないよう影を光を遮るよう工夫を施した．撮影カメラは iPhoneXs を使用した．図 2 が実際に撮影した様子であり，苗の下にあたる部分の写真である．
下の台が回転する台，背景は余計な要素が映らないよう白い段ボールを配置した．

図 33 次元化したミニトマト

る．マスクの色はノイズが残ってしまった時に目立たないようにするため緑にした．図 5(1) が三次元化したものである．マスクが掛けをしてもまだ残るノイズはソフト内で除去作業を施した．それが図 5(2) である．

図 2

実際に撮影した写真

撮影の日数は定植してからすぐはあまり成長の違いは無いため約 2 週間おきに撮影を行った．定植してから 1 ヵ月
後からは成長の変化がわかりやすくなるため 3，4 日おきに撮影を行った．

(1) 通常のミニトマトの写真(2) マスク掛けしたミニトマトの写真

3.3 フォトグラメトリを用いた 3 次元化

図 4

マスク掛け

今回，フォトグラメトリ技術により写真から 3 次元データを作成するソフトウェアである 3D FZEPHYR [4] を用いてミニトマトの 3 次元化を行った．3 次元化するのに必要な写真の枚数はそれそれの日数おきに約 100 枚から 300枚程度使用した．図 3 が 3 次元化したものである．背景の白いメッシュのノイズが残る結果となった．

4. 植物の成長過程の可視化
4.1 成長過程の 3 次元化
図 6(i) および (ii) は，成長の違いの比較がしやすい条件

A と条件 C のミニトマトの成長過程を Unity 上で可視化ししたがって，ノイズを無くすためトリミングとマスク掛たものである．ここでは各々同じ日の 5 日分のスクリーンけの処理を施した．図 4(2) がマスク掛けをした写真であショットを載せた．可視化した結果，水をほとんど与えて© 2022 Information Processing Society of Japan674

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5D102022/2/21(2)(1) のノイズ除去(1) 図 4(2) を３次元化
図 5

マスク掛け３次元化

5 月 22 日

5 月 31 日

6 月 14 日(i) 条件 A の成長過程の 3 次元化

6 月 29 日

7 月 21 日

5 月 22 日

5 月 31 日

6 月 14 日(ii) 条件 C の成長過程の 3 次元化

6 月 29 日

7 月 21 日

図 6

ミニトマトの条件 A および条件 C における成長過程の 3 次元可視化いない条件 C が条件 A と比べて成長しておらず，葉も枯ことで家庭菜園に関心を持ってもらうことを目的にしていれていることがわかる．Unity 内でボタンを押すことで，るコンテンツである．今後ミニトマト以外の野菜の三次元

条件 A，条件 B および条件 C のシーンに切り替えることデータを作成したいと考えている．

ができる．

4.2 考えられる応用例
応用例としては以下の 2 つを考えている．まず，AR 内で苗に水を与えることで成長させるコンテンツである．こ5. まとめ本研究では農業に関心を持ってもらえるようなコンテンツのデータ作成を目的に，野菜の成長過程を 3 次元データ化し可視化を行った．

れはただ与えるのではなく毎日与える水量によって成長のその結果，野菜がそれぞれの条件内容によって成長の仕仕方が変わるようにしたいと考えている．そのためにミニ方の違いや変化を可視化することはできたが，3 次元化すトマトに条件を付けくわえた．

る際葉っぱに穴が開いたり，うまく 3 次元化されていな

次に AR を使い室内に野菜の実物の苗を疑似的に置くこい部分があった．光の反射が原因だと考えている．そのたとで室内で育てられる野菜を探すことができるコンテンツ

め，今後の課題としてより鮮明な 3 次元化データ作成のたである．マンション等の畑を持っていないが家庭菜園しため撮影方法と撮影機材の見直しが必要だと考えている．

い人を対象に，どの野菜がどれくらいの大きさで成長する

今後の展望として，このデータを用いてコンテンツの作のか，室内のデザインに合う野菜はどれか確かめてもらう

成と関心を引くことができるデータであるか調査を行いた© 2022 Information Processing Society of Japan675

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いと考えている．
参考文献
[1]

[2]

[3]

[4]

農林水産省： 2020 年農林業センサス結果の概要 (確定値)，https://www.maff.go.jp/j/tokei/kekka_gaiyou/
noucen/2020/index.html. 農業センサス令和 3 年 4 月 27
日公表（閲覧日 2021 年 12 月 13 日）.
川上あゆみ，塚田浩二，神原啓介，椎尾一郎： PotPet: ペッ
トのような植木鉢型ロボット，第 18 回インタラクティブ
システムとソフトウェアに関するワークショップ (WISS2010)， Vol. 2010, No. 67, pp. 13–16 (2010).
宮下一成，蔦 瑞樹，鈴木崇之，都 甲珠，杉山純一，中内茂樹，清水 浩： 3 次元スペクトルイメージングによるダイズ種子の内部構造の可視化，日本食品科学工学会誌，Vol. 51, No. 12, pp. 656–664 (2004).
3DFlow: 3DF ZEPHYR, https://www.3dflow.net/
3df-zephyr-photogrammetry-software/.

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