ステレオ画像解析による葉茎菜類の葉面積計測

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要約

ステレオ視を用いた葉面積の画像計測手法と、単画像による従来手法を、キャベツを対象にして比較した結果、ステレオ画像計測の方が計測精度が高く、葉面積の非破壊・非接触計測手法として適している。

  • 担当:野菜・茶業試験場 施設生産部 機械利用研究室
  • キーワード:ステレオ視、葉面積、画像計測、計測制度、非破壊、非接触
  • 連絡先:0569-72-1564
  • 部会名:野菜・茶業,作業技術
  • 専門:機械
  • 対象:葉茎菜類
  • 分類:研究

背景・ねらい

個体別生育量に応じた追肥などの高精度な管理作業を可能にするためには、生育パラメータの 非破壊計測が必要である。従来は、画像のなかに占める作物部分の投影面積と、葉面積や生体重などの生育量との相関式を用いる手法が主であったが、ステレオ視とよばれる画像計測手法によって、対象物の輪郭点の3次元座標を求めたうえで、葉面積を直接的に求める手法を開発し、従来手法との計測精度の比較を行う 。

成果の内容・特徴

  • 本ステレオ画像計測手法には、対象物の上方から並行にずらした2つの視点より撮影した ステレオ画像を、市販の画像処理ソフトウェアなどで作物部分を2値化した画像を用いる。
  • 以下のようなアルゴリズムによって、左右2値画像ファイルを読み込み、葉面積計 算を行うプログラムを作成した。 ・2値画像を長方形のブロックに分割する (図1) 。 ・ 左右画像のなかで、対象物の同じ部分を表わすブロックを対応付けてペアとする(対応 の無いブロックは捨てる)。 ・それぞれのブロックの組に対応する対象物の台形部分の面積を求める (図2) 。 ・すべてのブロックの表わす面積を求め、対象物の総面積を計算する。
  • ポットに移植したキャベツ50個体を用いて、本ステレオ画像計測手法の計測精度を 、従来手法と比較した結果、ステレオ画像計測 による全サンプルの誤差率平均は、従来手法よりも約4割減少し、とくに、本葉の重なりのあ るサンプルについては誤差率が半減した (表1 ・ 図3) 。本手法は、従来手法では対応できなかった、対象物との距離・傾きの差異にも対応できるう え、他の作物に適用することも可能である。

成果の活用面・留意点

  • 空間座標の計算に用いる焦点距離f(単位は画素数)はカメラの諸元値ではなく、キャリ ブレーションによって求めた値である。
  • 本手法の適用には、作物部分を適切に抽出した2値画像が得られていることが前提 となる。

具体的データ

図1 左右2値画像

図2 空間座標の算出方法

表1 計測精度の比較

図3 画像計測結果の比較

その他

  • 研究課題名:高精度栽培管理作業技術の開発
  • 予算区分 :経常
  • 研究期間 :平成11年度(平成7～11年)
  • 研究担当者:鹿沼隆宏・雁野勝宣・林 茂彦・坂上 修
  • 発表論文等:・ Leaf Area Measurement Using Stereo Vision. Proceedings of the 3rd IFAC/CIGR Workshop on Artificial InTelligence in Agriculture. 170-175, 1998. ・ ステレオ視による形状モデリング.日本植物工場学会平成10年度大会講演要旨,134- 135, 1998