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JP7527017B2 - 植物体撮像装置、及び植物体撮像方法 - Google Patents

植物体撮像装置、及び植物体撮像方法 Download PDF

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JP7527017B2 JP2021516151A JP2021516151A JP7527017B2 JP 7527017 B2 JP7527017 B2 JP 7527017B2 JP 2021516151 A JP2021516151 A JP 2021516151A JP 2021516151 A JP2021516151 A JP 2021516151A JP 7527017 B2 JP7527017 B2 JP 7527017B2
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Description

本発明は、撮像手段から所定距離の領域内に位置する撮像対象植物体を、撮像手段から所定距離を越える位置にある非撮像対象植物体から区分して撮影する植物体撮像装置及び植物体撮像方法に関する。
トマト等果菜類を栽培する施設園芸において、農地集約や企業参入などに伴い大規模経営体は近年増加傾向にある。大規模生産法人の多くは、契約出荷を前提としており、安定した経営のためには高精度の収量予測や、収穫作業計画を策定するための作業時間予測が必要である。収量や収穫作業時間の予測には、撮像手段を用いて取得した作物画像の分析による着果計測などが有効である(例えば特許文献1から特許文献4)。
施設園芸分野において、背景から解析対象となる手前株のみを抽出する技術の事例として、距離カメラを用いる方法、レンズの被写界深度を利用する方法が報告されている。
ところで、特許文献5には、第1と第2の照明装置により走査ラインを照明するものにおいて、第1と第2の照明装置から非計測物の走査ライン上に向かう光線を遮光する遮光板を設けた計測用照明装置が開示されている。
特開2015-154727号公報 特開2016-154510号公報 特開2017-77238号公報 特開2017-42133号公報 実願昭53-60920号(実開昭54-163647号)のマイクロフィルム
特許文献1から特許文献4では、撮像手段を用いて作物画像を取得するものであるが、温室内で密植される個体群を広範囲に安定して撮像する技術を開示するものではなく、特に、背景が写りこむ作物画像から解析対象となる手前株のみを抽出する技術については記載されていない。
距離カメラを用いる方法は、装置が安価に普及したことで採用事例が増加した。画素ごとの距離計測値により手前株と背景情報の分離は可能であるが、測定距離範囲に制約がある点、太陽光の影響を受ける点、距離カメラの空間解像度の限界により鮮明な個体画像が得られない点などの問題がある。
被写界深度により分離する方法は、レンズのピントが合う範囲(被写界深度)を調整することで、手前株のみ焦点を合わせ、遠方の背景をぼかす方法である。この方法では手前株のみ結像した画像が得られるが、背景の色情報を完全には除去できない問題がある。
なお、特許文献5は、載物体及びこの載物体上に載置された被計測物をライン走査する走査型撮像装置であり、背景から解析対象となる手前株のみを抽出するものではない。
本発明は、撮像手段から所定距離の領域内に位置する撮像対象植物体を、撮像手段から所定距離を越える位置にある非撮像対象植物体から区分して撮影することができる植物体撮像装置及び植物体撮像方法を提供することを目的とする。
請求項1記載の本発明の植物体撮像装置は、撮像手段1を支持する支持体2と、前記支持体2に配置する一対の照明手段3とを備え、前記支持体2に一対の遮光板4を設け、一対の前記遮光板4の間に、前記照明手段3と前記撮像手段1とを配置し、一方の前記遮光板4の内面の延長線となる第1仮想延長面41と、他方の前記遮光板4の内面の延長線となる第2仮想延長面42とが交わる仮想交線43に、前記撮像手段1の光軸11を向けた植物体撮像装置であって、一方の前記照明手段3から照射される第1照射領域31と、他方の前記照明手段3から照射される第2照射領域32とが重なる領域を撮像対象領域33とし、前記第1照射領域31と前記第2照射領域32とが重ならない領域を撮像対象領域33外とし、前記撮像対象領域33と前記撮像対象領域33外とで光量差を発生させ、前記光量差によって、前記撮像手段1から所定距離Lの領域内に位置する撮像対象植物体80を、前記撮像手段1から前記所定距離Lを越える位置にある非撮像対象植物体90から区分して撮影し、前記支持体2又は前記撮像対象植物体80を移動手段6によって移動させ、前記移動手段6で移動させながら撮影した前記撮像対象植物体80の画像から、前記仮想交線43に合致する画素列又は前記仮想交線43に合致する前記画素列を含む所定幅の画素列を取得し、移動毎に取得した前記画素列を、移動方向に順次並べることで展開画像を得ることを特徴とする。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の植物体撮像装置において、前記撮像手段1の周辺部Mに吸光材5を配置したことを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の植物体撮像装置において、前記遮光板4を前記支持体2に対して回動させる遮光板角度調整機構50を設けたことを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の植物体撮像装置において、前記撮像手段1の前記光軸11に平面視で一致する光線を出力するラインレーザー55を設けたことを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の植物体撮像装置を用いた植物体撮像方法であって、植物体が列方向に配列され、前記植物体に対して前記植物体撮像装置を前記列方向に移動させながら前記撮像手段1で前記撮像対象植物体80を撮影し、又は、前記植物体撮像装置に対して前記植物体を移動させながら前記撮像手段1で前記撮像対象植物体80を撮影することを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の植物体撮像装置を用いた植物体撮像方法であって、前記植物体撮像装置が前記植物体の周囲を移動しながら前記撮像手段1で前記撮像対象植物体80を撮影し、又は、前記植物体撮像装置に対して前記植物体を回転させながら前記撮像手段1で前記撮像対象植物体80を撮影することを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、請求項5又は請求項6に記載の植物体撮像方法において、暗環境下で撮影することを特徴とする。
本発明によれば、撮像対象領域と撮像対象領域外とで光量差を発生させることができるため、撮像手段から所定距離の領域内に位置する撮像対象植物体を、撮像手段から所定距離を越える位置にある非撮像対象植物体から区分して撮影することができる。
本発明の一実施例による植物体撮像装置による撮影を示す平面視した概念図 本実施例による植物体撮像装置を示す写真 本実施例による植物体撮像装置の使用方法を示す説明図 本発明の一実施例による植物体撮像方法を示す概念図 本実施例による植物体撮像装置における画像処理を説明する写真 本発明の他の実施例による植物体撮像装置を示す要部構成図 本実施例による植物体撮像装置による検証結果を示す図 本発明の一実施例による植物体撮像装置に遮光板角度調整機構を設けた実施例による装置概念図 本発明の一実施例による植物体撮像装置に遮光板角度調整機構を設けた他の実施例による装置概念図 本発明の一実施例による植物体撮像装置にラインレーザを設けた実施例による装置概念図
本発明の第1の実施の形態による植物体撮像装置は、一方の照明手段から照射される第1照射領域と、他方の照明手段から照射される第2照射領域とが重なる領域を撮像対象領域とし、第1照射領域と第2照射領域とが重ならない領域を撮像対象領域外とし、撮像対象領域と撮像対象領域外とで光量差を発生させ、光量差によって、撮像手段から所定距離の領域内に位置する撮像対象植物体を、撮像手段から所定距離を越える位置にある非撮像対象植物体から区分して撮影し、支持体又は撮像対象植物体を移動手段によって移動させ、移動手段で移動させながら撮影した撮像対象植物体の画像から、仮想交線に合致する画素列又は仮想交線に合致する画素列を含む所定幅の画素列を取得し、移動毎に取得した画素列を、移動方向に順次並べることで展開画像を得るものである。
本実施の形態によれば、撮像対象領域と撮像対象領域外とで光量差を発生させることができるため、撮像手段から所定距離の領域内に位置する撮像対象植物体を、撮像手段から所定距離を越える位置にある非撮像対象植物体から区分して撮影することができる。
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態による植物体撮像装置において、撮像手段の周辺部に吸光材を配置したものである。
本実施の形態によれば、撮像手段の周辺部から、撮像手段の前方に向かう反射光を防止することができる。
本発明の第3の実施の形態は、第1又は第2の実施の形態による植物体撮像装置において、遮光板を支持体に対して回動させる遮光板角度調整機構を設けたものである。
本実施の形態によれば、支持体に対して遮光板を回動させることで第1仮想延長面及び第2仮想延長面を変更でき、撮像手段から仮想交線までの所定距離を調整できる。
本発明の第4の実施の形態は、第1から第3のいずれかの実施の形態による植物体撮像装置において、撮像手段の光軸に平面視で一致する光線を出力するラインレーザーを設けたものである。
本実施の形態によれば、ラインレーザーから出力される光線によって仮想交線の位置を視認できるため、遮光板の角度調整を容易に行える。
本発明の第5の実施の形態による植物体撮像方法は、第1から第4のいずれかの実施の形態による植物体撮像装置を用い、植物体が列方向に配列され、植物体に対して植物体撮像装置を列方向に移動させながら撮像手段で撮像対象植物体を撮影し、又は、植物体撮像装置に対して植物体を移動させながら撮像手段で撮像対象植物体を撮影するものである。
本実施の形態によれば、例えば列方向に並ぶ植物体の生育状況や収穫時期予測などを行うために必要な画像を得ることができる。
本発明の第6の実施の形態による植物体撮像方法は、第1から第4のいずれかの実施の形態による植物体撮像装置を用い、植物体撮像装置が植物体の周囲を移動しながら撮像手段で撮像対象植物体を撮影し、又は、植物体撮像装置に対して植物体を回転させながら撮像手段で撮像対象植物体を撮影するものである。
本実施の形態によれば、例えばポット栽培されている植物体や果樹の生育状況や収穫時期予測などを行うために必要な画像を得ることができる。
本発明の第7の実施の形態は、第5又は第6の実施の形態による植物体撮像方法において、暗環境下で撮影するものである。
本実施の形態によれば、ノイズとなる背景情報を除去しやすいとともに、農作業に影響を及ぼさない。
以下本発明の一実施例による植物体撮像装置について説明する。
図1は本実施例による植物体撮像装置による撮影を示す平面視した概念図である。
本実施例による植物体撮像装置は、撮像手段1を支持する支持体2と、支持体2に配置する一対の照明手段3と、支持体2に設けた一対の遮光板4とを備えている。
撮像手段1は一対の照明手段3の間に配置し、照明手段3は、一対の遮光板4の間に配置している。
撮像手段1は、一方の照明手段3から照射される第1照射領域31と、他方の照明手段3から照射される第2照射領域32とが重なる撮像対象領域33を撮影する。
二列に植えられた植物体のうち、手前側(撮像手段1に近い側)の植物体を撮像対象植物体80とし、奥側(撮像手段1から遠い側)の植物体を非撮像対象植物体90としている。撮像手段1は、撮影対象領域33に入ってきた撮像対象植物体81を撮影する。
本実施例によれば、撮像対象領域33と撮像対象領域33外とで光量差を発生させることができるため、撮像手段1から所定距離Lの領域内に位置する撮像対象植物体80を、撮像手段1から所定距離Lを越える位置にある非撮像対象植物体90から区分して撮影することができる。
また、一対の遮光板4によって、撮像対象植物体80と非撮像対象植物体90との照度差を大きくすることができる。
一方の遮光板4の内面の延長線となる第1仮想延長面41と、他方の遮光板4の内面の延長線となる第2仮想延長面42とが交わる仮想交線43に、撮像手段1の光軸11を一致させることが好ましい。
仮想交線43の位置と仮想交線43の後方との間で最も光量差が大きくなるため、撮像手段1の光軸11を仮想交線43に一致させることで、撮像対象植物体80を非撮像対象植物体90と明確に区別できる。
また、撮像手段1の周辺部Mに吸光材5を配置することが好ましい。吸光材5を配置する周辺部Mは、少なくとも一対の遮光板4の開口部に対向する領域である。
このように、吸光材5を配置することで、撮像手段1の周辺部Mから、撮像手段1の前方に向かう反射光を防止することができる。
図2は本実施例による植物体撮像装置を示す写真である。
支持体2には、撮像手段1と一対の照明手段3と一対の遮光板4とを備えている。
撮像手段1は、支持体2の平板21の中心に配置し、平板21は吸光材5として暗幕で覆っている。撮像手段1は、図2に示すように、異なる高さに複数配置してもよい。
照明手段3は、平板21の側部と遮光板4の保持側端部との間に配置している。
照明手段3は、鉛直方向に所定長さを有しており、照明手段3の上端は少なくとも撮像手段1よりも高い位置に、照明手段3の下端は撮像手段1よりも低い位置に配置される。
照明手段3には、複数のLEDを線状に並べたLEDライン照明装置を用いる。
遮光板4の上端は、照明手段3の上端より高い位置とし、遮光板4の下端は、照明手段3の下端より低い位置とする。
遮光板4の保持側端部は、支持体2に対して所定角度回動できることが好ましく、支持体2に対して遮光板4を回動させることで第1仮想延長面41及び第2仮想延長面42を変更でき、撮像手段1から仮想交線43までの所定距離Lを調整することができる。
支持体2には移動手段6を設けてあり、撮像対象植物体80に対して支持体2を移動させることができる。移動手段6には、例えば走行台車を用いることができ、栽培ベッド8(図3参照)と栽培ベッド8との間に配置した温湯管をレール61として走行させる。また、支持体2は高さを調整できる高さ調整機構(図示せず)を設けている。
このように、移動手段6を設けることで、支持体2の位置を変更させて撮像対象植物体80を撮影することができる。
植物体撮像装置は、制御手段7を備えている。制御手段7は、移動手段6の移動時間や移動速度を制御する移動制御部71と、撮像手段1の撮影時間や撮影タイミングを制御する撮影制御部72と、撮像手段1で撮影した複数の画像を記憶する記憶部73と、記憶部73に記憶した複数の画像から展開画像を作成する画像処理部74とを備えている。
このように、撮影位置を変更して撮影した画像から展開画像を得ることで、例えば列方向に配列された撮像対象植物体80についての画像を得ることができる。
図3は、本実施例による植物体撮像装置の使用方法を示す説明図であり、図3(a)は植物体撮像装置と植物体との位置関係を示す概略側面図、図3(b)は同概略平面図である。
図3では、植物体撮像装置については、簡略化して図示しているが、図示のように一方の栽培ベッド8に向けた撮像手段1と他方の栽培ベッド8に向けた撮像手段1とを備えることができる。
栽培ベッド8は長手方向に複数設けられ、栽培ベッド8には二本仕立てとしたトマト株を二列に配置し、それぞれの列に配置したトマト株は、撮像手段1に近い手前株が撮像対象植物体80となり、撮像手段1から遠い奥株が非撮像対象植物体90となる。
栽培ベッド8の間には、レール61が配設されており、植物体撮像装置は、レール61に沿って移動する。
このように、植物体が列方向に配列されている場合には、植物体に対して植物体撮像装置を列方向に移動させながら撮像手段1で撮像対象植物体80を撮影することで、列方向に並ぶ植物体や果樹の生育状況や収穫時期予測などを行うために必要な画像を得ることができる。
また、撮像手段1を固定した状態で、植物体を移動させながら撮像手段1で撮像対象植物体80を撮影することもできる。
その他の方法として、植物体撮像装置が植物体の周囲を移動しながら撮像対象植物体80を撮影し、又は、撮像手段1に対して植物体を回転させながら撮像手段1で撮像対象植物体80を撮影することで、例えばポット栽培されている植物体や果樹の生育状況や収穫時期予測などを行うために必要な画像を得ることができる。
図4は本発明の一実施例による植物体撮像方法を示す概念図である。
図4(a)では、ポット62に植えられた植物体を撮像手段1に対して回転させながら撮像手段1で撮像対象植物体80を撮影する方法を示している。図4(a)に示すように、仮想交線43の位置を撮像対象植物体80の略中心位置とすることで、中心位置よりも手前側の葉や果実の画像のみを取得することができる。
このように、撮像手段1に対して植物体を回転させながら撮像手段1で撮像対象植物体80を撮影し、植物体を回転させながら撮像手段1で撮影した複数の画像を記憶部73に記憶し、画像処理部74において記憶部73に記憶した複数の画像から展開画像を作成することで、奥側の葉や果実が写り込むことにより生じる計測上の誤差を防止することができる。
また、仮想交線43の位置を、撮像対象植物体80の略中心位置より撮像手段1側とすることにより、撮像手段1から所定距離Lの間にある果実の画像のみを取得することができる。こうした画像により、ロボット等により収穫が容易な、すなわち撮像対象植物体80の外周附近にある果実のみを抽出することができる。
なお、仮想交線43の位置を撮像対象植物体80の略中心位置とすることや、仮想交線43の位置を撮像対象植物体80の略中心位置より撮像手段1側とすることは、撮像手段1が撮像対象植物体80の周囲を移動しながら撮像対象植物体80を撮影する場合、列方向に配列されている撮像対象植物体80に対して植物体撮像装置を列方向に移動させながら撮像手段1で撮像対象植物体80を撮影する場合、撮像手段1を固定した状態で、列方向に配列されている撮像対象植物体80を移動させながら撮像手段1で撮像対象植物体80を撮影する場合にも適用できる。
図4(b)では、撮像手段1を植物体の高さ方向に移動させながら撮像手段1で撮像対象植物体80を撮影する方法を示している。図4(b)に示すように、植物体に対して撮像手段1を高さ方向に移動させながら撮像手段1で撮像対象植物体80を撮影し、移動させながら撮像手段1で撮影した複数の画像を記憶部73に記憶し、画像処理部74において記憶部73に記憶した複数の画像から展開画像を作成することで、非撮像対象植物体90の映り込みを防止して、撮像対象植物体80の上端から下端までの展開画像を取得することができる。そして例えば、生育時期の異なる複数の展開画像を比較することにより、葉の繁茂状態の変化や成長状態の確認をすることができる。図4(b)では、植物体への光の当たり方の濃淡表示は省略している。
なお、ハウスや露地栽培の場合には、暗環境下にある夜間に撮影することで、ノイズとなる背景情報を除去しやすく、農作業に影響を及ぼさない。また、人工光により栽培する植物工場などでは、人工光を消すことで暗環境下とし、ノイズとなる背景情報を除去することができる。
図5は本実施例による植物体撮像装置における画像処理を説明する写真である。
図5(a)は任意のタイミングで撮影された撮影動画を示している。図5(b)は、図5(a)に示す仮想交線43に合致する画素列又は仮想交線43に合致する画素列を含む所定幅の画素列を並べて作成した展開画像である。
図5(b)に示す展開画像は、仮想交線43に合致する画素列に相当する距離、又は仮想交線43を含む所定幅の画素列に相当する距離を撮像手段1が移動すると、仮想交線43に合致する画素列又は仮想交線43に合致する画素列を含む所定幅の画素列を取得し、移動毎に取得した画素列を、移動方向に順次並べることで得ることができる。
図5(a)は、光軸11が非撮像対象植物体90の中心位置にあるときに取得された画像である。手前側にある撮像対象植物体81は十分撮影できているのに対し、後方にある非撮像対象植物体90は写り込んでいないことが分かる。第1照射領域31又は第2照射領域32の何れか一方に入った非撮像対象植物体90が光軸11の左右近傍に見えるが、展開画像として切り取る領域(仮想交線43に合致する画素列又は仮想交線43を含む画素列)には、非撮像対象植物体90は写り込んでいない。
このように、仮想交線43に合致する画素列又は仮想交線43に合致する画素列を含む所定幅の画素列を抽出して並べることで展開画像が作成でき、図5(b)に示すように、撮像手段1から所定距離Lの領域内に位置する撮像対象植物体80を、非撮像対象植物体90から明確に区分して撮影することができる。
なお、展開画像は静止画から仮想交線43に合致する画素列又は仮想交線43に合致する画素列を含む所定幅の画素列を抽出してもよい。
図6は本発明の他の実施例による植物体撮像装置を示す要部構成図である。
図6に示す実施例では、照明手段3Xとして、複数のLED3aを線状に並べた線状光源と、断面が凹状のシリンドリカル反射面を有する反射鏡3bとを組み合わせた線状照明装置を用いた場合を示しており、このような照明手段3Xを用いる場合には、遮光板4を設けないこともできる。
図7は、本実施例による植物体撮像装置による検証結果を示す図である。
図7(a)は、縦軸を照度、横軸を平板21からの距離としたグラフであり、遮光板4を設けた場合と、遮光板4を設けない場合とでの検証結果である。
図7(b)は遮光板4を設けた場合を示し、図7(c)は遮光板4を設けない場合として遮光板4を開放して行った。
図7(a)に示すように、撮像対象植物体80とする手前株と、非撮像対象植物体90とする奥株との間で、遮光板4を設けた場合には162.0(lx)の照度差を、遮光板4を設けない場合にも124.9(lx)の照度差を得ることができている。
なお、図7では照明手段3として拡散性LEDを線状に並べたものを用いている。反射鏡3bを有する照明手段3Xを用いることなく、拡散性LEDを照明手段3として用いても、遮光板4を設けることで十分な照度差を得ることができる。
図8及び図9は、図1及び図2に示す植物体撮像装置に遮光板角度調整機構を設けた実施例による装置概念図である。なお、図1及び図2と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
図8に示す植物体撮像装置には、遮光板角度調整機構50を設けている。
一対の遮光板4の保持側端部には、それぞれ駆動部51と駆動伝達部52とを有している。遮光板角度調整機構50は、駆動部51と駆動伝達部52とで構成される。駆動部51には例えば角度制御サーボモータを用い、駆動伝達部52には歯車を用いる。駆動伝達部52は、駆動部51によって駆動される。駆動伝達部52が駆動することで、遮光板4は保持側端部を支点として支持体2に対して角度を変更する。
図9に示す遮光板角度調整機構50では、一つの駆動部51によって、一対の遮光板4のそれぞれに設けている駆動伝達部52を駆動する。それぞれの駆動伝達部52はギアシャフト53に連動して動作する。
このように、図9に示す遮光板角度調整機構50は、一つの駆動部51と一対の駆動伝達部52とギアシャフト53とで構成される。
駆動部51によってギアシャフト53が駆動し、ギアシャフト53とともに駆動伝達部52が駆動することで、遮光板4は保持側端部を支点として支持体2に対して角度を変更する。
以上のように、遮光板角度調整機構50を設け、支持体2に対して遮光板4を回動させることで第1仮想延長面41及び第2仮想延長面42を変更でき、撮像手段1から仮想交線43までの所定距離Lを調整できる。
このような遮光板角度調整機構50を設けることで、仮想交線43までの所定距離Lを変更できる。
従って、図3に示すように、列方向に植物体を配置している場合には、一方向への移動(往路)と、他方向への移動(復路)とで所定距離Lを変更することで、往路における撮像対象植物体80と、復路における撮像対象植物体80とを異ならせることができる。
また、図4に示すように、ポット62に植物体を植えている場合には、1回転ごとで所定距離Lを変更することで、ポット62の中心からの距離に応じた部位を撮影対象とすることができる。
図10は、図1及び図2に示す植物体撮像装置にラインレーザーを設けた実施例による装置概念図である。なお、図1及び図2と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
図10に示す植物体撮像装置には、光線を出力するラインレーザー55を設けている。
ラインレーザー55は、出力する光線が撮像手段1の光軸11に平面視で一致するように支持体2に設けている。また、遮光板4の保持側端部は、支持体2に対して所定角度回動できる構成となっている。
このようなラインレーザー55を設けることで、ラインレーザー55から出力される光線によって仮想交線43の位置を視認できるため、遮光板4の角度調整を容易に行える。
本発明による植物体撮像装置によれば、例えば、収量予測における着果計測、病虫害・生理障害株検出、植物体量の計測に基づく葉面積計測、栽培管理実績評価、草勢判断などに利用可能である。
1 撮像手段
2 支持体
3、3X 照明手段
3a LED
3b 反射鏡
4 遮光板
5 吸光材
6 移動手段
7 制御手段
8 栽培ベッド
11 光軸
21 平板
31 第1照射領域
32 第2照射領域
33 撮像対象領域
41 第1仮想延長面
42 第2仮想延長面
43 仮想交線
50 遮光板角度調整機構
51 駆動部
52 駆動伝達部
53 ギアシャフト
55 ラインレーザー
61 レール
62 ポット
71 移動制御部
72 撮影制御部
73 記憶部
74 画像処理部
80、81 撮像対象植物体
90 非撮像対象植物体
L 所定距離
M 周辺部

Claims (7)

  1. 撮像手段を支持する支持体と、
    前記支持体に配置する一対の照明手段と
    を備え、
    前記支持体に一対の遮光板を設け、
    一対の前記遮光板の間に、前記照明手段と前記撮像手段とを配置し、
    一方の前記遮光板の内面の延長線となる第1仮想延長面と、他方の前記遮光板の内面の延長線となる第2仮想延長面とが交わる仮想交線に、前記撮像手段の光軸を向けた
    植物体撮像装置であって、
    一方の前記照明手段から照射される第1照射領域と、他方の前記照明手段から照射される第2照射領域とが重なる領域を撮像対象領域とし、前記第1照射領域と前記第2照射領域とが重ならない領域を撮像対象領域外とし、
    前記撮像対象領域と前記撮像対象領域外とで光量差を発生させ、前記光量差によって、前記撮像手段から所定距離の領域内に位置する撮像対象植物体を、前記撮像手段から前記所定距離を越える位置にある非撮像対象植物体から区分して撮影し、
    前記支持体又は前記撮像対象植物体を移動手段によって移動させ、
    前記移動手段で移動させながら撮影した前記撮像対象植物体の画像から、前記仮想交線に合致する画素列又は前記仮想交線に合致する前記画素列を含む所定幅の画素列を取得し、移動毎に取得した前記画素列を、移動方向に順次並べることで展開画像を得る
    ことを特徴とする植物体撮像装置。
  2. 前記撮像手段の周辺部に吸光材を配置した
    ことを特徴とする請求項1に記載の植物体撮像装置。
  3. 前記遮光板を前記支持体に対して回動させる遮光板角度調整機構を設けた
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の植物体撮像装置。
  4. 前記撮像手段の前記光軸に平面視で一致する光線を出力するラインレーザーを設けた
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の植物体撮像装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の植物体撮像装置を用いた植物体撮像方法であって、
    植物体が列方向に配列され、
    前記植物体に対して前記植物体撮像装置を前記列方向に移動させながら前記撮像手段で前記撮像対象植物体を撮影し、
    又は、前記植物体撮像装置に対して前記植物体を移動させながら前記撮像手段で前記撮像対象植物体を撮影する
    ことを特徴とする植物体撮像方法。
  6. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の植物体撮像装置を用いた植物体撮像方法であって、
    前記植物体撮像装置が前記植物体の周囲を移動しながら前記撮像手段で前記撮像対象植物体を撮影し、
    又は、前記植物体撮像装置に対して前記植物体を回転させながら前記撮像手段で前記撮像対象植物体を撮影する
    ことを特徴とする植物体撮像方法。
  7. 暗環境下で撮影する
    ことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の植物体撮像方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP7440094B2 (ja) * 2021-03-18 2024-02-28 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 着果状態の把握方法、収量予測方法、生産調整方法、及びコンピュータシステム
SE2250270A1 (en) * 2022-02-28 2023-02-28 Nehe Ajit Sudhakar System and method for phenotyping using horizontal imaging
KR102834436B1 (ko) * 2022-06-14 2025-07-17 한국전자통신연구원 작물 영상 촬영용 배경 장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003140234A (ja) 2001-11-02 2003-05-14 Canon Inc 照明装置および撮像装置
JP2005192104A (ja) 2003-12-26 2005-07-14 Kyocera Corp 撮像機能付き携帯端末装置
JP2006121522A (ja) 2004-10-22 2006-05-11 Matsushita Electric Works Ltd 映像撮像装置
JP2011041036A (ja) 2009-08-12 2011-02-24 Sony Corp 画像処理装置、画像処理方法、及び電子機器
JP2018063411A (ja) 2016-10-11 2018-04-19 株式会社Cubic 3d形状生成のための被写体全周囲撮像装置
WO2018168406A1 (ja) 2017-03-16 2018-09-20 富士フイルム株式会社 撮影制御装置、撮影システム、および撮影制御方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003140234A (ja) 2001-11-02 2003-05-14 Canon Inc 照明装置および撮像装置
JP2005192104A (ja) 2003-12-26 2005-07-14 Kyocera Corp 撮像機能付き携帯端末装置
JP2006121522A (ja) 2004-10-22 2006-05-11 Matsushita Electric Works Ltd 映像撮像装置
JP2011041036A (ja) 2009-08-12 2011-02-24 Sony Corp 画像処理装置、画像処理方法、及び電子機器
JP2018063411A (ja) 2016-10-11 2018-04-19 株式会社Cubic 3d形状生成のための被写体全周囲撮像装置
WO2018168406A1 (ja) 2017-03-16 2018-09-20 富士フイルム株式会社 撮影制御装置、撮影システム、および撮影制御方法

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