ビデオカメラを用いた大豆群落葉色計測システム

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要約

市販のビデオカメラで撮影された大豆群落のRGB画像中から透過光が卓越する部分を抽出する自動処理可能な画像解析手法を開発し、群落葉色を簡易に測定するシステムを開発した。

• キーワード:透過光、画像処理、葉色、大豆
• 担当:北農研・畑作研究部・生産技術研究チーム
• 連絡先:電話0155-62-2721、電子メールrin@affrc.go.jp
• 区分:北海道農業・総合研究、共通基盤・作業技術
• 分類:技術・参考

背景・ねらい

精密農業のために葉色測定による作物生育状態の把握は不可欠である。しかし、大豆等広葉の作物では太陽光の入射方向に対する葉の方向・傾 斜や群落構造の違いにより簡易なシステムで群落を代表する葉色値を測定することが困難である。市販のビデオカメラやデジタルカメラを利用して葉色を測定す る手法を開発することにより安価で導入が容易な情報収集が可能となる。

成果の内容・特徴

• 開発した手法では晴天時に逆光方位で俯角20度で撮影した大豆のRGB画像から、開発した画像処理手法により直射光があたり透過光が卓越している部分を抜き出し、赤色値と緑色値の重回帰式により葉色を推定する(図1)。
• 開発した画像処理手法は単色間の演算と、P-Tile法による2値化を用いており、プログラムによる自動処理が可能である(図1)
• 本手法に基づいて開花期以降の撮影日の異なる画像より求めた葉色推定値(主茎上位第3葉の平均SPAD値相当)は、画像全体のR値とG値の平均値から重回帰式により求めた葉色値より推定精度が高い(図2)。
• 平成15年度のトヨムスメとTo1-0(根粒非着生系統)の試験圃場データから作成した重回帰式を平成11年および12年の開花期以降の晴天時のデータに当てはめても2乗平均平方根誤差(RMSE)が5.92となり、年次変化の影響が小さい(図3)。
• 本手法をGPS情報と組み合わせることで葉色マッピングが可能になる(図4)。

成果の活用面・留意点

• 本手法にはマニュアル設定可能なビデオカメラ、デジタルカメラが使用できる。
• 使用するカメラの設定は固定で露出、絞りが画像通常より暗めに写るように設定し、回帰式はカメラ毎に設定する。
• 本手法は開花期以降の晴天時に測定し、朝、夕の日射光の色が異なる場合は測定しない。

具体的データ

その他

• 研究課題名:作物群落における経時的葉色測定手法の開発
• 課題ID:04-04-01-*-06-02
• 予算区分:軽労化農業
• 研究期間:2000～2002年度
• 研究担当者:奥野林太郎、山縣真人、中野寛
• 発表論文等:
  (1)奥野 2003.グランドベースセンシングによる精密農業,農機誌,65(4):18-2
  (2)奥野 2004.未来型軽労化農業技術確立のための基盤技術[4],農業および園芸,79(1):83-89