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植物信息取得系統、植物信息取得裝置、植物信息取得方法、作物管理系統以及作物管理方法.pdf

關 鍵 詞:
植物 信息 取得 系統 裝置 方法 作物 管理 以及
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摘要
申請專利號:

CN201680002923.8

申請日:

20160112

公開號:

CN106954385A

公開日:

20170714

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01G7/00,G01J3/51,G01N21/27 主分類號: A01G7/00,G01J3/51,G01N21/27
申請人: 日立麥克賽爾株式會社
發明人: 芳村裕之,寺澤寬了,吉村雅志
地址: 日本大阪府
優先權: 2015-003086,2015-135666
專利代理機構: 北京銀龍知識產權代理有限公司 代理人: 范勝杰;曹鑫
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201680002923.8

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

通過從對植物進行拍攝而得的圖像數據取得基于植物表面的顏色的該植物的信息,與葉綠素計、分光分析裝置相比,能以低成本取得植物的信息。在稻子等作物的生產中,基于從對作物進行拍攝而得的圖像數據算出的換算葉色值等觀察到的數據,借助作為用戶終端的智能手機等來輔助進行包含肥料量的決定等施肥管理、其他農活的肥力管理。提供一種用于此的植物信息取得系統、植物信息取得裝置、植物信息取得方法、作物管理系統以及作物管理方法。在智能手機(1)上連接有照相機(30)。能夠從通過利用照相機(30)對稻子的葉進行拍攝而得的圖像數據獲得換算葉色值。通過將該換算葉色值發送到管理服務器(10),例如獲得在換算葉色值比基準小的情況下所需要的施肥量的信息,作為用于施肥管理的管理信息。

權利要求書

1.一種植物信息取得系統,其特征在于,具備:拍攝元件;光學系統,其具有使作為被攝體的植物的像成像于所述拍攝元件的鏡頭;照明用的光源,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時照射所述植物;以及以及遮光設備,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時遮斷自然光,根據所述植物的顏色的顏色信息與表示所述植物中的葉綠素的量的信息之間的相關關系將表示所述植物的葉綠素的量的信息輸出,該顏色信息是根據從對所述植物進行了拍攝的所述拍攝元件輸出的圖像信號獲得的。2.一種植物信息取得系統,其特征在于,具備:拍攝元件;光學系統,其具有使作為被攝體的植物的像成像于所述拍攝元件的鏡頭;照明用的光源,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時照射所述植物;遮光設備,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時遮斷自然光;圖像處理設備,其基于從所述拍攝元件輸出的圖像信號取得表示所述植物的顏色的顏色信息;以及植物信息取得設備,其基于所述顏色信息和與該顏色信息具有相關性的與所述植物有關的植物信息之間的相關關系,根據所述顏色信息取得所述植物信息。3.根據權利要求2所述的植物信息取得系統,其特征在于,所述植物信息是成為所述植物所含有的預定的成分的含量的指標的數值,表示所述植物的顏色的所述顏色信息以利用所述拍攝元件進行拍攝而得到的圖像數據的各像素的構成顏色空間的多種變量的值中的1種以上所述變量的值表示,且是代表與所述圖像數據的預定范圍內的多個像素分別對應的該變量的值的代表值。4.根據權利要求3所述的植物信息取得系統,其特征在于,將成為所述植物所含有的預定的所述成分的所述含量的所述指標的所述數值設為從屬變量,將作為表示所述植物的所述顏色的所述顏色信息的構成所述顏色空間的所述變量的所述代表值設為獨立變量,進行回歸分析或多元回歸分析,從而預先求出用于根據所述獨立變量計算所述從屬變量的相關式,所述植物信息取得設備使用所述相關式根據作為基于從所述拍攝元件輸出的所述圖像信號的所述顏色信息的所述代表值計算成為所述植物所含有的預定的所述成分的所述含量的所述指標的所述數值。5.根據權利要求3所述的植物信息取得系統,其特征在于,所述植物信息是成為作為預定的所述成分的葉綠素的所述含量的所述指標的葉色值,作為所述變量的種類,所述顏色空間具有R即紅、G即綠、B即藍以及灰度即灰色、或具有H即色相、S即彩度、V即亮度以及灰度即灰色。6.根據權利要求2~5中任一項所述的植物信息取得系統,其特征在于,該植物信息取得系統具備:植物信息取得裝置,其具備所述拍攝元件、所述光學系統、所述光源、所述遮光設備以及所述圖像處理設備;便攜終端,其具備所述植物信息取得設備,所述植物信息取得裝置以能夠發送所述顏色信息的方式與所述便攜終端連接。7.根據權利要求6所述的植物信息取得系統,其特征在于,該植物信息取得系統具備服務器,該服務器具有與所述植物信息相對應地存儲有與所述植物的栽培有關的信息的數據庫,所述便攜終端能夠通過無線通信經由因特網以能夠與所述服務器進行數據通信的方式與所述服務器連接,所述服務器在從所述便攜終端接收到所述植物信息的情況下,從所述數據庫提取與接收到的所述植物信息相對應的與所述植物的栽培有關的所述信息,將所提取的與所述植物的栽培有關的所述信息發送到所述便攜終端。8.一種植物信息取得裝置,其特征在于,該植物信息取得裝置被配備于權利要求6所述的植物信息取得系統中,對所述植物進行拍攝并輸出表示所述植物的顏色的所述顏色信息。9.一種植物信息取得方法,其是使用了植物信息取得裝置的植物信息取得方法,該植物信息取得裝置具備:拍攝元件;光學系統,其具有使作為被攝體的植物的像成像于所述拍攝元件的鏡頭;照明用的光源,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時照射所述植物;遮光設備,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時遮斷自然光;以及圖像處理設備,其基于從所述拍攝元件輸出的圖像信號取得表示所述植物的顏色的顏色信息,該植物信息取得方法的特征在于,基于所述顏色信息和與該顏色信息具有相關性的與所述植物有關的植物信息之間的相關關系,根據所述顏色信息取得所述植物信息。10.根據權利要求9所述的植物信息取得方法,其特征在于,所述植物信息是成為所述植物所含有的預定的成分的含量的指標的數值,表示所述植物的顏色的所述顏色信息以利用所述拍攝元件進行拍攝而得到的圖像數據的各像素的構成顏色空間的多種變量的值中的1種以上的所述變量的值表示,且是代表與所述圖像數據的預定范圍內的多個像素分別對應的該變量的值的代表值。11.根據權利要求10所述的植物信息取得方法,其特征在于,將成為所述植物所含有的預定的所述成分的所述含量的所述指標的所述數值設為從屬變量,將作為表示所述植物的所述顏色的所述顏色信息的構成所述顏色空間的所述變量的所述代表值設為獨立變量,進行回歸分析或多元回歸分析,從而預先求出用于根據所述獨立變量計算所述從屬變量的相關式,使用所述相關式,根據作為基于從所述拍攝元件輸出的所述圖像信號的所述顏色信息的所述代表值計算成為所述植物所含有的預定的所述成分的所述含量的所述指標的所述數值。12.根據權利要求10或11所述的植物信息取得方法,其特征在于,所述植物信息是成為作為預定的所述成分的葉綠素的所述含量的所述指標的葉色值,作為所述變量的種類,所述顏色空間具有R即紅、G即綠、B即藍以及灰度即灰色、或具有H即色相、S即彩度、V即亮度以及灰度即灰色。13.根據權利要求9所述的植物信息取得方法,其特征在于,在取得了所述植物信息之后,從與所述植物信息相對應地存儲有與所述植物的栽培有關的信息的數據庫提取與所述植物信息對應的與所述植物的所述栽培有關的所述信息。14.一種作物管理系統,其特征在于,該作物管理系統具有:用戶終端,其發送含有由權利要求2所述的植物信息取得系統取得的植物信息,并且含有所栽培的作物的生長狀態的所述作物的信息即作物信息、表示所述作物信息的取得時期的時期信息、以及表示取得所述作物信息的地域的地域信息;以及管理服務器,其能夠與所述用戶終端進行數據通信,接收所述作物信息、所述時期信息以及所述地域信息,并且具有存儲有與這些信息相聯系的涉及作物栽培的管理的管理信息的管理信息存儲設備,且該管理服務器將基于該作物信息、該時期信息以及該地域信息從所述管理信息存儲設備提取的所述管理信息發送到發送了所述作物信息、所述時期信息以及所述地域信息的所述用戶終端。15.根據權利要求14所述的作物管理系統,其特征在于,為了取得對所栽培的所述作物的表面的一部分進行拍攝而得到的圖像信息來作為用于取得所述作物信息的信息,所述用戶終端具備拍攝設備,該拍攝設備包括所述拍攝元件、所述光學系統、所述光源以及所述遮光設備。16.根據權利要求14所述的作物管理系統,其特征在于,在從所述用戶終端發送并且由所述管理服務器接收的信息中含有涉及要栽培所述作物的耕地的面積的耕地信息。17.根據權利要求16所述的作物管理系統,其特征在于,所述管理服務器基于從所述用戶終端發送的所述作物信息、所述時期信息以及所述地域信息提取在所述管理信息存儲設備中存儲的所述管理信息,在所提取的所述管理信息中含有每單位面積的施肥量的信息的情況下,基于該施肥量的信息和從所述用戶終端發送的所述耕地信息計算所述耕地的施肥量并發送到所述用戶終端。18.一種作物管理方法,是權利要求14所述的作物管理系統中的作物管理方法,其特征在于,所述管理服務器在從所述用戶終端接收到含有所栽培的作物的生長狀態的所述作物的信息即作物信息、表示所述作物信息的取得時期的時期信息、以及表示取得所述作物信息的地域的地域信息的情況下,基于接收到的所述作物信息、所述時期信息以及所述地域信息,從存儲有與所述作物信息、所述時期信息以及所述地域信息相聯系的涉及作物栽培的管理的管理信息的管理信息存儲設備提取所述管理信息并發送到該用戶終端。19.根據權利要求18所述的作物管理方法,其特征在于,所述用戶終端具備拍攝設備,該拍攝設備具備所述拍攝元件、所述光學系統、所述光源以及所述遮光設備,并且用于取得對所栽培的所述作物的表面的一部分進行拍攝而得到的圖像信息作為所述作物信息或用于取得所述作物信息的信息。20.根據權利要求5或19所述的作物管理方法,其特征在于,在從所述用戶終端發送且由所述管理服務器接收的信息中含有涉及要栽培所述作物的耕地的面積的耕地信息。21.根據權利要求20所述的作物管理方法,其特征在于,所述管理服務器基于從所述用戶終端發送的所述作物信息、所述時期信息以及所述地域信息來提取在所述管理信息存儲設備中存儲的所述管理信息,在所提取的所述管理信息中含有每單位面積的施肥量的信息的情況下,基于該施肥量的信息和從所述用戶終端發送的所述耕地信息計算所述耕地的施肥量并發送到所述用戶終端。22.根據權利要求2所述的植物信息取得系統,其特征在于,該植物信息取得系統具備異常值檢測設備,該異常值檢測設備在所取得的所述顏色信息或所述植物信息滿足設定好的異常值判定條件的情況下將該顏色信息或該植物信息設為異常值。23.根據權利要求2所述的植物信息取得系統,其特征在于,該植物信息取得系統具備:顯示設備,其將基于所述圖像信號的圖像或從該圖像信號取得的所述顏色信息顯示為顏色;以及顯示控制設備,其使所述顯示設備顯示所述圖像或所述顏色,并且使所述顯示設備顯示成為比較對象的比較圖像或比較顏色。24.根據權利要求23所述的植物信息取得系統,其特征在于,所述顏色信息是與由所述拍攝元件拍攝而得到的預定范圍的圖像的各像素的各顏色相對應的值的每一顏色的代表值。25.根據權利要求2所述的植物信息取得系統,其特征在于,所述圖像處理設備被調整成,在使用所述光學系統、所述光源和所述遮光設備來對與預定的所述植物信息對應的校正用被攝體進行了拍攝時,所述植物信息取得設備能夠取得與預定的所述植物信息近似的所述植物信息。

說明書

技術領域

本發明涉及用于從植物的表面的顏色取得植物的信息,對基于有用植物的栽培的與作物等生產物的生產有關的各種農活等進行管理并且輔助的植物信息取得系統、植物信息取得裝置、植物信息取得方法、作物管理系統以及作物管理方法。

背景技術

在農業、特別是稻子的栽培中,存在使用作為水稻的施肥管理的指標的葉色濃度的顏色樣本即葉色色標的情況。葉色色標從最淡的1到最濃的7逐級表示葉色,若讀到各值的中間值,則能夠以13級測定葉色,因此能夠簡易地判斷葉色。不過,在測定時需要注意背向太陽等,根據測定的時間段,難以進行葉色的判斷。另外,稻子等作物,已知若作物的氮含量變高則綠色變濃(葉綠素含量變高),例如在預定地域中預定時期的預定品種的稻子的葉的綠色比預定濃度淡的情況下,能夠設為優選施加氮系的肥料等的施肥的時期或量等的判斷材料。

按照記載有根據該稻子的葉的顏色例如施加肥料的定時等的資料,進行施肥管理。該資料需要針對氣候、土壤的環境等一定程度上類似的地域來分別制作,能夠根據例如月日等日期(時期)、那時的主要的葉色色標上的顏色進行施肥管理等。如上述那樣,基于葉色色標的例如在施肥管理中使用的資料,需要針對縣、市鎮村單位等比較狹小的每個范圍制作,由例如與農業有關的公共機關(縣的農業試驗場等)、其他組織(農業合作社、農業法人等)來制作。

另外,對于葉色的數值化,除了使用上述的葉色色標之外,還使用葉綠素計。

該葉綠素計根據葉綠素(chlorophyll)的光學特性求出葉綠素的含量。公知葉綠素在可見光的600~700nm的紅光的范圍內具有吸收的峰值,并且,幾乎不吸收比700nm靠長波長側的紅外光。因此,使用輸出紅的區域的光的LED和輸出紅外光的LED,基于這些紅的區域的透射光的光學濃度與紅外光的透射光的光學濃度之差來計算所測定的葉所含有的葉綠素的量。

該葉綠素計的測定結果也與基于上述的葉色色標的測定結果同樣地,能夠用于對例如氮肥的施肥量是否恰當進行判斷等,能夠將測定結果用作施肥管理的指標。此外,對于葉綠素計,輸出成為葉綠素的含量的指標的SPAD(土壤、作物分析儀器開發,Soil&Plant Analyzer Development)值,并且,將SPAD值和作為葉色色標的測定結果的色標值相關聯,可相互轉換。由此,無論SPAD值還是色標值,都可使用與相同的稻子的栽培有關的上述的資料來進行施肥管理。在以下的說明中,將葉綠素計的SPAD值以及葉色色標的色標值稱為葉色值。即、在以下的說明中,葉色值包含SPAD值和色標值。

上述的葉綠素計以葉綠素的含量的測定為目的,并且以基于葉綠素的含量對作物的氮量進行計量為目的,但也提出了通過作物的光學測定來測定氮的分光分析裝置(參照例如專利文獻1)。在該情況下,可直接測定氮含量,能夠用于施肥管理。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開平8-327538號公報

發明內容

發明要解決的課題

葉色色標存在比較廉價的優點,但如上述那樣由測定時刻、天氣、測定者等導致測定結果存在偏差成為問題。另外,葉綠素計、分光分析裝置彼此也成為與成本相當的價格設定,存在小規模農戶猶豫購買的可能性。此外,作為在比較寬的范圍內對植物的生長狀態進行測定的方法,公知有使用了人造衛星的遙感,但1次測定花費高額的費用。

另外,為了利用所述各種裝置的測定結果,如上述那樣需要與所利用的地域相對應地記載有基于測定結果的施肥管理的資料。在葉色色標的情況下,測定者決定測定結果,在原樣的狀態下不是數字數據,不可避免例如根據資料求出與測定結果相對應的施肥管理,例如葉綠素計、分光分析裝置中,將測定結果處理為數字數據的可能性高,但基本上僅輸出測定結果,無法根據測定結果直接獲得關于施肥管理的數據。

為了進行基于上述的葉色值的施肥管理等,需要培育稻子的農業從業人員使用上述的色標、葉綠素計來求出將例如葉的顏色的濃淡等數值化而得的葉色值,并使用該葉色值,根據例如各地方的自治體、農協等所提供的符合地域的施肥管理方法的冊子等資料,進行具體的施肥量的計算等。

對于稻子的施肥管理,除了需要例如葉色值之外,為了決定實際上所施加的肥料的量,還需要農田(田地)的面積、每單位面積的稻子的株數等稻子的量、稻穗的高度等生長程度(生長遲緩、生長過快等)信息,并且,如上述那樣需要自治體、農協等所提供的施肥管理的資料。另外,要求農業從業人員具有基于施肥管理的資料來實際決定肥料的量的知識、能力。

通過這樣的施肥管理,可謀求米的生產量的增加、穩定化、品質的提高,但對于農業從業人員,不僅需要葉色值的測定,而且需要如上述那樣與葉色值的利用有關的知識和能力,有時例如經驗少且施肥等的知識并不充分的農業從業人員難以進行基于上述的葉色值的施肥管理等。另一方面,熟練并且施肥管理、肥力管理的知識豐富的農業從業人員能夠根據其經驗和知識進行施肥管理、肥力管理,可能認為根據上述那樣的葉色的測定、測定結果和所發布的資料的施肥的研究等作業麻煩。

另外,作物的生長很大程度被氣候所左右,因此,在上述的各種資料基于多年的平均氣候而制作成的情況下,在實際的天氣相對于平均天氣大幅度偏離了的情況下,需要變更施肥管理、肥力管理的內容,在施肥管理、肥力管理用的上述資料的內容發生了變更的情況下,需要將資料內容的變更向基于這些資料進行農活的農活從業人員傳遞。

本發明是鑒于上述狀況而做出的,目的在于提供一種植物信息取得系統、植物信息取得裝置、植物信息取得方法、作物管理系統以及作物管理方法,其通過從對植物進行拍攝而得到的圖像數據取得基于植物的表面的顏色的該植物的信息,與葉綠素計、分光分析裝置相比,能以低成本取得植物的信息,在稻子等作物的生產中,基于從對作物進行拍攝而得到的圖像數據算出的換算葉色值等被觀察的數據,并借助作為用戶終端的智能手機等來輔助進行肥料的量的決定等施肥管理、包括其他農活的肥力管理。

用于解決課題的手段

為了解決所述課題,本發明的植物信息取得系統的特征在于,其具備:拍攝元件;

光學系統,其具有使作為被攝體的植物的像成像于所述拍攝元件的鏡頭;

照明用的光源,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時照射所述植物;

以及遮光設備,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時遮斷自然光,

根據從圖像信號獲得的所述植物的顏色的顏色信息與表示所述植物中的葉綠素的量的信息之間的相關關系將表示所述植物的葉綠素的量的信息輸出,該圖像信號是從對所述植物進行了拍攝的所述拍攝元件輸出的。

另外,本發明的植物信息取得系統的特征在于,其具備:拍攝元件;

光學系統,其具有使作為被攝體的植物的像成像于所述拍攝元件的鏡頭;

照明用的光源,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時照射所述植物;

遮光設備,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時遮斷自然光;

圖像處理設備,其基于從所述拍攝元件輸出的圖像信號取得表示所述植物的顏色的顏色信息;以及

植物信息取得設備,其基于所述顏色信息和與該顏色信息具有相關性的與所述植物有關的植物信息之間的相關關系,根據所述顏色信息取得所述植物信息。

另外,本發明的植物信息取得方法,使用了植物信息取得裝置,該植物信息取得裝置具備:拍攝元件;

光學系統,其具有使作為被攝體的植物的像成像于所述拍攝元件的鏡頭;

照明用的光源,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時照射所述植物;

遮光設備,其在進行使用了所述拍攝元件的拍攝時遮斷自然光;

圖像處理設備,其基于從所述拍攝元件輸出的圖像信號取得表示所述植物的顏色的顏色信息,

該植物信息取得方法的特征在于,基于所述顏色信息和與該顏色信息具有相關性的與所述植物有關的植物信息之間的相關關系,根據所述顏色信息取得所述植物信息。

根據這些結構,能夠通過利用所謂的照相機對植物進行拍攝來獲得例如植物中的葉綠素的含量、氮的含量這樣的植物信息,該照相機具備拍攝元件、具備鏡頭的光學系統以及照明用光源。即,即使不使用比色分析計等昂貴的測定裝置,也能夠利用可廉價地制作的照相機來獲得葉綠素濃度等植物信息。

另外,在利用遮光設備遮斷了自然光的狀態下,利用照明用光源的光對植物進行拍攝,因此,不受到自然光的影響,能以穩定的光量和光的朝向進行拍攝,因此,在屋外的農田等中的測定時,能夠防止測定結果因太陽的位置等而改變。此外,植物信息也可以包含例如葉綠素、氮、糖分、多酚等植物所含有的成分(化合物、分子)的含量、植物的生長度、植物果實的成熟度、是否發病等信息。

在本發明的所述植物信息取得系統以及植物信息取得方法中,優選的是所述植物信息是成為所述植物所含有的預定的成分的含量的指標的數值,表示所述植物的顏色的所述顏色信息以利用所述拍攝元件進行拍攝而得到的圖像數據的各像素的構成顏色空間的多種變量的值中的1種以上所述變量的值表示,且是代表與所述圖像數據的預定范圍內的多個像素分別相對應的該變量的值的代表值。

根據這樣的結構,顏色信息是以構成顏色空間的變量、例如RGB顏色空間的R、G、B的各變量、HSV顏色空間的H、S、V的各變量、將這些變量加上灰度(Gray)(灰色、亮度)的變量而得的顏色空間的變量中的至少1種的值表示的顏色信息,且是利用拍攝元件進行拍攝而得到的圖像數據的預定范圍內的多個像素的所述變量的代表值(例如平均值)。另外,將植物信息作為植物所含有的成分的含量的值。因而,只要顏色信息的值與植物信息的值之間存在相關關系,就能夠根據顏色信息的值使用相關式算出植物信息的值,或基于相關關系使用將顏色信息的值和植物信息的值相對應而成的數據表,根據顏色信息的值求出植物信息的值。此外,也可以如上述那樣根據作為顏色信息的顏色空間的變量中的1個以上變量的上述的代表值,求出植物的生長度、果實的成熟度、發病的有無。

在本發明的所述植物信息取得系統中,優選的是將成為所述植物所含有的預定的所述成分的所述含量的所述指標的所述數值設為從屬變量,將作為表示所述植物的所述顏色的所述顏色信息的構成所述顏色空間的所述變量的所述代表值設為獨立變量,進行回歸分析或多元回歸分析,從而預先求出用于根據所述獨立變量算出所述從屬變量的相關式,

所述植物信息取得設備使用所述相關式并根據作為基于從所述拍攝元件輸出的所述圖像信號的所述顏色信息的所述代表值,算出成為所述植物所含有的預定的所述成分的所述含量的所述指標的所述數值。

另外,在本發明的植物信息取得方法中,優選的是將成為所述植物所含有的預定的所述成分的所述含量的所述指標的所述數值設為從屬變量,將作為表示所述植物的所述顏色的所述顏色信息的構成所述顏色空間的所述變量的所述代表值設為獨立變量,進行回歸分析或多元回歸分析,從而預先求出用于根據所述獨立變量算出所述從屬變量的相關式,

使用所述相關式并根據作為基于從所述拍攝元件輸出的所述圖像信號的所述顏色信息的所述代表值,算出成為所述植物所含有的預定的所述成分的所述含量的所述指標的所述數值。

根據這些結構,將成為植物信息的值設為從屬變量(目標變量),將成為顏色信息的值設為獨立變量(說明變量),利用回歸分析或多元回歸分析求出相關式,能夠利用該相關式根據成為顏色信息的值算出成為植物信息的值。因而,只要是被認為與顏色信息的值之間存在相關關系的植物信息的值,就能夠根據顏色信息求出成為表示植物所含有的成分的含量的指標的值。此外,成為含量的指標的值也可以是直接表示含量的值。

另外,在本發明的所述結構中,優選的是所述植物信息是成為作為預定的所述成分的葉綠素的所述含量的所述指標的葉色值,作為所述變量的種類,所述顏色空間具有R(紅)、G(綠)、B(藍)以及灰度(Gray)(灰色),或具有H(色相)、S(彩度)、V(明亮度)以及灰度(Gray)(灰色)。

根據這樣的結構,與搭載有以往的葉色值(例如,SPAD值的換算值)的測定所使用的專用的比色分析裝置的葉綠素計相比較,能以低成本進行與SPAD值具有互換性的葉色值的測定。由此,能以比較少的負擔進行使用了葉色值(SPAD值的換算值)的稻子的施肥管理,可推進小規模農戶中引入使用了葉色值的稻子的施肥管理。

另外,不會如葉色色標那樣在進行測定時受到自然光的影響,能夠抑制由測定時期、測定時刻、測定場所、測定者等導致的測定數據的偏差,可進行精度比葉色色標的精度高的施肥管理等的運用。

另外,在本發明的植物信息取得系統的所述結構中,優選的是植物信息取得系統具備:植物信息取得裝置,其具備所述拍攝元件、所述光學系統、所述光源、所述遮光設備以及所述圖像處理設備;便攜終端,其具備所述植物信息取得設備,

所述植物信息取得裝置以能夠發送所述顏色信息的方式與所述便攜終端連接起來。

另外,在本發明的植物信息取得系統的所述結構中,優選的是植物信息取得系統具備服務器,該服務器具有與所述植物信息相對應地存儲有與所述植物的栽培有關的信息的數據庫,

所述便攜終端能夠利用無線通信經由因特網以能夠與所述服務器進行數據通信的方式與所述服務器連接,

所述服務器在從所述便攜終端接收到所述植物信息的情況下,將與接收到的所述植物信息相對應的與所述植物的栽培有關的所述信息從所述數據庫提取,將所提取的與所述植物的栽培有關的所述信息向所述便攜終端發送。

另外,在本發明的植物信息取得方法的所述結構中,優選的是在取得了所述植物信息之后,從與所述植物信息相對應地存儲有與所述植物的栽培有關的信息的數據庫將與所述植物信息相對應的與所述植物的所述栽培有關的所述信息提取。

另外,本發明的植物信息取得裝置的特征在于,設置于所述植物信息取得系統中,對所述植物進行拍攝并將表示所述植物的顏色的所述顏色信息輸出。

根據這些結構,由主要進行拍攝的植物信息取得裝置和主要進行運算處理、數據的顯示等的便攜終端構成植物信息取得系統。便攜終端為例如智能手機、平板型的個人計算機、筆記本個人計算機,但是,一般而言,智能手機的普及率高,能夠恰當地利用智能手機。

在該情況下,例如數據的顯示等可使用智能手機的顯示器,在進行聲音輸出的情況下,能夠使用智能手機的揚聲器。因而,植物信息取得裝置側無需設置顯示器、揚聲器。另外,在植物信息取得裝置側,僅根據從拍攝元件輸出的圖像信號求出顏色信息并輸出即可,因此,如果去除遮光設備,基本上是照相機的結構,且僅從近距離對植物的比較窄的范圍進行拍攝,因此,拍攝元件無需很多的像素數,并且,無需高密度地排列有像素的拍攝元件,能夠使用像素數較少的廉價的拍攝元件。因而,作為照相機,能夠使用比葉綠素計等廉價的結構的照相機。

根據以上內容,在用戶持有智能手機的情況下,購買與比葉綠素計等廉價的照相機相當的植物信息取得裝置即可,因此能夠減輕用戶的金錢的負擔。另外,在智能手機側進行根據顏色信息取得植物信息的運算處理,因此,能夠利用運算能力較高的智能手機作為便攜設備容易地處理。另外,測定日期時間、測定場所等能夠利用智能手機側的計時功能、基于GPS傳感器的當前位置的測定等自動地獲得。在該情況下,植物信息取得裝置側無需表、GPS傳感器,因此,能夠謀求針對計時功能、位置測定功能的成本的降低。

另外,智能手機等便攜終端可通過wifi、公共無線通信網進行使用了因特網的數據通信,使取得的植物信息經由因特網訪問服務器,能以短時間獲得與取得的植物信息相對應的與植物的栽培有關的信息,無需例如從將與測定數據相對應的與植物的栽培有關的信息記載于紙的資料找出的勞力和時間。另外,在服務器側,能夠與測定日期時間、測定場所相關聯地收集例如SPAD值作為很多用戶測定好的植物信息,可獲得在與SPAD值相對應的施肥管理等中有用的信息。

本發明的作物管理系統的特征在于,具備:用戶終端,其發送作物信息、表示所述作物信息的取得時期的時期信息、表示取得了所述作物信息的地域的地域信息,該作物信息是包括由所述植物信息取得系統取得的植物信息、并且包括栽培的作物的生長狀態的所述作物的信息;

管理服務器,其能夠與所述用戶終端進行數據通信,接收所述作物信息、所述時期信息以及所述地域信息,并且,具有管理信息存儲設備,該管理信息存儲設備存儲有與這些信息相聯系的涉及作物栽培的管理的管理信息,且將基于該作物信息、該時期信息以及該地域信息從所述管理信息存儲設備提取的所述管理信息向已發送了所述作物信息、所述時期信息以及所述地域信息的所述用戶終端發送。

本發明的作物管理方法是具備用戶終端和能夠與該用戶終端進行數據通信的管理服務器的作物管理系統中的作物管理方法,其特征在于,

所述管理服務器在從所述用戶終端接收到作為包括所栽培的作物的生長狀態的所述作物的信息的作物信息、表示所述作物信息的取得時期的時期信息、表示已取得所述作物信息的地域的地域信息的情況下,基于從存儲有與所述作物信息、所述時期信息以及所述地域信息相聯系的涉及作物栽培的管理的管理信息的管理信息存儲設備接收到的所述作物信息、所述時期信息以及所述地域信息提取所述管理信息,并將所述管理信息向該用戶終端發送。

根據這些結構,在例如作為農業從業人員的用戶使用智能手機(以下存在簡記為智能機的情況)等便攜無線終端作為用戶終端來取得涉及所栽培著的作物的生長的作物信息,并輸入智能機,若將取得作物信息的時期和地域的信息與該作物信息一起向管理服務器發送,則能夠利用智能機接收管理信息。

該情況下,農業從業人員無需持有自治體等所散發的與施肥有關的資料等,只要具有智能機和用于進行數據的輸入輸出和進行與管理服務器之間的數據通信等的應用程序(以下簡記為應用),就能夠獲得用于作物栽培的管理信息。

因而,例如在施肥管理中,能夠容易地獲得表示肥料的量的管理信息等,因此,即使是對于施肥管理、肥力管理的經驗、知識缺乏的農業從業人員,也能夠根據從所栽培的有用作物的生長狀態簡單地獲得管理信息。

另外,簡單地獲得涉及作物栽培的管理信息,因此,精通施肥管理、肥力管理的農業從業人員也不花費勞力和時間就獲得管理信息,可對自身的做法和管理服務器所輸出的管理信息的做法進行比較,能夠參考管理信息來進行肥力管理。

在本發明的所述結構中,優選的是所述用戶終端具備拍攝設備,以便取得對所栽培的所述作物的表面的一部分進行拍攝而得的圖像信息作為用于取得所述作物信息的信息,該拍攝設備具有所述拍攝元件、所述光學系統、所述光源以及所述遮光設備。

根據這些結構,用戶終端具備用于對作物的表面的一部分進行拍攝而取得作物表面的圖像的拍攝設備,因此,能夠將該圖像數據作為作物信息從用戶終端向管理服務器發送。

此外,用戶終端具備拍攝設備的情況,例如在用戶終端為智能手機的情況下,包括將作為外接照相機的拍攝設備與智能手機連接的情況。

另外,既可以將利用拍攝設備拍攝而得的圖像信息作為作物信息向管理服務器發送,也可以根據圖像信息例如利用用戶終端算出色標換算值、SPAD換算值作為換算葉色值,將該換算葉色值等作為作物信息向管理服務器發送。另外,也可以是在發送了對作物進行拍攝而取得的圖像信息作為作物信息的情況下,在管理服務器側將圖像信息數值化成換算葉色值。在此,換算葉色值是基于圖像數據與SPAD值之間的相關關系求出,并與SPAD值存在相關的SPAD換算值,但正如可從SPAD值轉換成色標值那樣,可從SPAD換算值轉換成色標值。另外,將從SPAD換算值轉換的色標值稱為色標換算值。因而,換算葉色值含有SPAD換算值和色標換算值。

基本上遮擋自然光來使用照明裝置的照明等,只要能以大致恒定的條件對作物的葉等進行拍攝,就可根據上述的色標值、SPAD值與圖像信息的例如RGB值、亮度Y值等之間的相關關系求出SPAD換算值、色標換算值作為換算葉色值。

根據以上內容,不使用難以計量的葉色色標來求出色標值,不使用比較昂貴的葉綠素計,通過使用例如安裝于智能手機的照相機、內置于智能手機的照相機等來對作物進行拍攝,就能夠獲得例如色標換算值、SPAD換算值等信息(換算葉色值),可利用管理服務器基于該信息提取管理信息。由此,農業從業人員能夠進一步容易地獲得管理信息。

另外,在本發明的所述結構中,優選的是,從所述用戶終端發送且所述管理服務器所接收的信息含有涉及所述作物要栽培的耕地的面積的耕地信息。

根據這些結構,從用戶終端向管理服務器除了發送作物信息、時期信息、地域信息之外,還向管理服務器發送含有涉及種植有與作物信息相對應的作物的耕地的面積的信息的耕地信息,因此,只要在管理服務器中與作物信息、時期信息、地域信息相聯系地存儲每單位面積的施肥時的肥料的量,就能夠基于該肥料的量和耕地信息求出要向所述作物施加的總的肥料的量等,并發送給用戶終端。該情況下,不僅知曉每單位面積的肥料的量,還知曉實際上使用的肥料的量,能夠節省計算的勞力和時間。此外,耕地信息既可以例如是耕地的面積,也可以是可識別耕地的形狀和尺寸的成為耕地的角的部分的位置的信息,例如也可以是四邊形的土地的4角的位置。另外,在耕地信息或作物信息中存在要在耕地中栽培的作物的每單位面積的栽培密度的目標信息,例如每單位面積的株數、莖數等信息的情況下,在管理服務器中也可以根據栽培密度來變更肥料的量。

另外,在本發明的所述結構中,優選的是,所述管理服務器基于從所述用戶終端發送的所述作物信息、所述時期信息以及所述地域信息提取被存儲到所述管理信息存儲設備的所述管理信息,在所提取的所述管理信息含有每單位面積的施肥量的信息的情況下,基于該施肥量的信息和從所述用戶終端發送的所述耕地信息算出所述耕地的施肥量,并發送到所述用戶終端。

根據這些結構,從用戶終端輸出具體的肥料的量,成為用戶幾乎不對施肥管理的計劃花費勞力和時間的狀態。因而,即使是沒有經驗、知識的用戶,也能夠進行與作物的生長狀態相符的施肥管理。另外,經驗、知識豐富的用戶不花費勞力和時間就可決定肥料的量,因此,例如可容易地進行與用戶決定好的肥料的量之間的比較,存在成為用戶利用的契機的可能性。

本發明的所述植物信息取得系統的特征在于,所述植物信息取得系統具備異常值檢測設備,該異常值檢測設備在所取得的所述顏色信息或所述植物信息滿足設定好的異常值判定條件的情況下將該顏色信息或該植物信息設為異常值。

根據這樣的結構,異常值被異常檢測設備檢測,例如作為測定結果,可將異常值排除、或可重新測定。

對于測定異常的主要產生原因,存在如下原因:第1原因,在拍攝時,在被攝體和拍攝范圍之間存在偏差,存在被攝體沒有映入拍攝范圍的一部分的部分;第2原因,沒有用遮光設備完全遮光,在拍攝時自然光進入;第3原因,被攝體的拍攝部位存在污垢、傷痕。

在第1原因的情況下,例如,所拍攝的預定范圍的圖像的周邊部的至少一部分越過設定好的下限值而變暗(顏色變濃)、或超過上限值而變亮(顏色變淡),因此,可基于此對異常值進行判定。在第2原因的情況下,由于自然光的進入,通過圖像比預定的閾值更亮可進行判定,在被攝體為植物的綠葉的情況下,在RGB的藍B的值超過閾值而變亮(變濃)的情況下能夠判定為異常。在第3原因的情況下,通過多次拍攝求出顏色信息、植物信息的標準偏差σ,能夠將例如超過2σ的范圍的顏色信息、植物信息判定為異常。在該情況下,無法根據1個圖像、顏色信息、植物信息判定異常,一般而言,在植物信息的測定中,一下子進行多次測定,因此能夠求出標準偏差σ,由此能夠判定異常。此外,在滿足作為判定為異常的條件的異常判定條件的情況下判定為異常,在不滿足判定為正常的條件的情況下,能夠判定滿足異常判定條件。

另外,本發明的所述植物信息取得系統的特征在于,所述植物信息取得系統具備:顯示設備,其將基于所述圖像信號的圖像或從該圖像信號取得的所述顏色信息顯示為顏色;

顯示控制設備,其使所述顯示設備顯示所述圖像或所述顏色,并且使所述顯示設備顯示成為比較對象的比較圖像或比較顏色。

根據這樣的結構,能夠一邊對成為測定結果的圖像、顏色與成為比較對象的圖像、顏色進行比較一邊進行測定,或視覺確認測定結果。作為比較對象,在一下子進行多次測定的情況下,能夠將多次測定中的此次測定以前所測定到的圖像、顏色顯示為比較圖像、比較顏色,在該情況下,可確認一下子進行測定的多次測定中的偏差的程度,并且,可將認為不正常的測定中止或排除。另外,作為比較對象,也可以是去年等過去的同時期的顏色或圖像的數據、所提供的其他田地、農田等的植物的顏色、圖像的數據。通過將生長良好狀態的顏色、圖像作為比較對象,可一定程度判斷生長狀態。另外,在接受農活的指導的情況下,通過對比較對象和當前的測定結果進行比較的同時的指導,能夠進行易懂的指導。另外,比較顯示既可以在測定時進行,也可以在測定后進行。

在本發明的所述結構中,優選的是所述顏色信息是與由所述拍攝元件拍攝而得到的預定范圍的圖像的各像素的各顏色成分相對應的值的每一顏色成分的代表值。

根據這樣的結構,作為各測定結果的顏色,不像葉的圖像那樣由于葉的部位的不同而顏色不同,能夠顯示為一樣的顏色的面。由此,在比較時,與像葉的圖像那樣由于位置不同而顏色不同的情況相比,更容易進行各測定結果彼此的視覺上的比較。在此,顏色成分,例如是作為顏色空間的例如紅R、綠G、藍B的各顏色成分,但可以是除了RGB以外的顏色成分,也可以包括根據RGB的各值求出的灰度(Gray)(灰色)。

另外,本發明的所述植物信息取得系統的特征在于,所述圖像處理設備被調整成使用所述光學系統、所述光源、以及所述遮光設備,在對與預定的所述植物信息相對應的校正用被攝體進行了拍攝時,所述植物信息取得設備能夠取得與預定的所述植物信息近似的所述植物信息。

根據這樣的結構,在使用了拍攝元件、光學系統、光源、遮光設備的拍攝中,能夠縮小由于它們個體差異,即使對相同顏色的植物進行拍攝,也由于植物信息取得系統的植物信息取得裝置(照相機)的不同,所輸出的顏色信息、植物信息的差異。此外,拍攝元件和圖像處理設備既可以由單芯片構成,也可以獨立地由兩個芯片構成。

發明效果

根據本發明,能夠從表示由拍攝元件拍攝的植物的顏色的顏色信息取得植物信息。在該情況下,利用基本上具有作為照相機的基本結構的植物信息取得裝置獲得植物信息,能夠比專用的比色分析裝置廉價地取得植物信息。另外,能夠容易地進行基于作物的生長狀態的施肥管理、肥力管理。

附圖說明

圖1是表示本發明的實施方式的植物信息取得系統的植物信息取得裝置的框圖。

圖2是表示本發明的實施方式的植物信息取得裝置的概略圖。

圖3是表示本發明的實施方式的植物信息取得系統的概略圖。

圖4是用于說明由本發明的實施方式的植物信息取得裝置進行的植物信息取得處理的流程圖。

圖5是用于說明由本發明的實施方式的便攜終端進行的植物信息取得處理的流程圖。

圖6是用于說明由本發明的實施方式的服務器進行的植物信息取得處理的流程圖。

圖7是用于說明由本發明的實施方式的植物信息取得裝置進行的校正方法的工序圖。

圖8是用于說明由本發明的實施方式的植物信息取得裝置進行的校正方法的圖。

圖9是表示本發明的第2實施方式的作物管理系統的框圖。

圖10是用于說明由本發明的第2實施方式的智能手機和管理服務器進行的作物管理應用啟動時的主處理的流程圖。

圖11是用于說明由本發明的第2實施方式的智能手機和管理服務器進行的作物管理應用的登錄處理的流程圖。

圖12是用于說明由本發明的第2實施方式的智能手機和管理服務器進行的作物管理應用的初始設定處理的流程圖。

圖13是用于說明由本發明的第2實施方式的智能手機和管理服務器進行的作物管理應用的栽培信息輸入處理的流程圖。

圖14是用于說明由本發明的第2實施方式的智能手機和管理服務器進行的作物管理應用的測定判定處理的流程圖。

圖15是用于說明本發明的第2實施方式的換算葉色值的測定后的智能手機的顯示的圖。

圖16是用于說明本發明的第2實施方式的多個測定點處的換算葉色值的測定后的智能手機的顯示的圖。

圖17是對本發明的第2實施方式的葉色的測定和基準值的過去的履歷進行比較來表示的圖表。

圖18是表示在本發明的第2實施方式的智能手機等終端的顯示中,將包括耕地內的各測定點的區域中的換算葉色值與葉色基準值之差逐級地以顏色顯示在地圖上的例子的圖。

圖19是表示在本發明的第2實施方式的終端等的顯示中,將各農田各自的換算葉色值和葉色基準值之差逐級地以顏色顯示在地圖上的例子的圖。

圖20是用于說明本發明的實施例中的實驗條件的圖。

圖21是表示本發明的實施例中的一元回歸分析的結果的圖表。

圖22是用于說明本發明的實施例中的多元回歸分析中的獨立變量的范圍縮小方法的圖。

圖23是表示用于本發明的實施例中的多元回歸分析中的獨立變量的范圍縮小的成為獨立變量的數據的圖。

圖24是表示本發明的實施例中的多元回歸分析中的獨立變量的范圍縮小的分析結果的圖。

圖25是表示本發明的實施例中的多元回歸分析中的獨立變量的范圍縮小的分析結果中的相關系數R、自由度已調整決定系數R2、說明變量選擇基準Ru的圖。

圖26是表示作為本發明的實施例中的每個實驗條件的多元回歸分析的結果的(多元)決定系數R2和顯著F的圖。

圖27是表示作為本發明的實施例中的每個實驗條件的多元回歸分析的結果的(多元)決定系數R2的圖表。

圖28是表示本發明的實施例中的每個實驗條件的多元回歸分析結果中的(多元)決定系數R2的上位兩個實驗條件的分析結果的圖。

圖29是表示以針對從本發明的實施例中的全部實驗條件選擇出的實驗條件得到的相關式計算的SPAD換算值與葉綠素計測定到的SPAD值之間的相關關系的圖表。

圖30是用于說明圖29的多元回歸直線與各標定點之間的最短距離的計算方法的圖。

圖31是表示圖29的多元回歸直線與各標定點之間的最短距離的度數分布的圖表。

圖32是用于說明本發明的第3實施方式中的異常值的檢測方法的圖。

圖33是用于說明本發明的第3實施方式中的異常值的檢測方法的流程圖。

圖34是用于說明本發明的第4實施方式中的智能手機的顯示畫面中的數據的比較顯示的圖。

圖35是用于說明本發明的第4實施方式中的智能手機的顯示畫面中的數據的比較顯示的圖。

圖36是用于說明本發明的第4實施方式中的智能手機的顯示畫面中的數據的比較顯示的圖。

圖37是用于說明本發明的第4實施方式中的智能手機的顯示畫面中的數據的比較顯示的圖。

圖38是用于說明本發明的第4實施方式中的智能手機的顯示畫面中的數據的比較顯示的圖。

具體實施方式

以下,說明本發明的第1實施方式。

本實施方式的植物信息取得系統基于對植物的表面進行拍攝而得到的圖像數據取得植物的信息。在本實施方式中,根據圖像數據中的例如RGB(紅、綠、藍)等構成顏色空間的多個變量的值求出葉色濃度(例如,SPAD值的換算值、葉色色標的換算值)。

如圖1和圖2所示,本實施方式的植物信息取得系統的植物信息取得裝置101(作物管理系統的作物信息取得裝置:照相機30)由裝置主體32和具備與裝置主體32相對的支承面的支承構件33構成,支承構件33將基部轉動自由地固定于裝置主體32,成為例如訂書機(霍奇克斯式訂書機,)狀的構造。即,支承構件33的基端部旋轉自由地連接于裝置主體32,從而在支承構件33的頂端部側與裝置主體32之間夾持成為測定對象的例如葉。

此外,支承構件33可相對于裝置主體32旋轉預定范圍的角度,并且,被未圖示的彈簧等施力設備施力,以便在預定范圍內成為最大角度。在該狀態下,通過克服施力而使支承構件33的頂端部靠近裝置主體32,可保持在夾持葉的狀態。

在裝置主體32中,作為拍攝裝置而具備:拍攝元件(圖像傳感器)41、作為用于使像成像于拍攝元件41上的光學系統的鏡頭40、照明用的白色LED(光源)42、反射光防止用的偏振板43(43a、43b)、自然光遮斷用罩34、開啟關閉用的開關35。另外,在裝置主體32中具備:控制電路50,其對白色LED42、拍攝元件41以及各種電路的至少開、關(ON、OFF)進行控制;圖像處理電路51,其對從拍攝元件41輸出的RGB的各信號進行處理;數據處理電路52,其根據從圖像處理電路51輸出的RGB空間的圖像數據計算獨立變量;以及通信電路53,其與后述的便攜終端130(智能手機1)之間進行數據通信。通信電路53與便攜終端130之間能以無線(bluetooth(藍牙,注冊商標);WiFi)或者有線(USB電纜等)連接。另一方面,支承構件33的與裝置主體32相對的面是平面,在與裝置主體的拍攝位置相對應的位置設置有定位引導件36。定位引導件36是從支承構件33沿著寬度方向(從圖2中的跟前側向進深方向)左右突出的凸部,在上部具有與支承構件33的平面連續的平面部。在左右的各定位引導件36的中央部設置有表示照相機的拍攝范圍的中央的直線狀的凹部。該凹部起到用于使葉位于拍攝范圍的中央的記號的功能。因而,在將稻子的葉從左右的一個定位引導件36的凹部配置到另一個定位引導件36的凹部的狀態下夾著葉時,能夠將葉配置于照相機的光學的視野的中央。因而,定位引導件36的凹部成為用于在將稻子的葉配置于支承構件之時將稻子的葉配置于照相機的拍攝范圍的中央的記號,并且能夠在直到即將夾持葉之前用手固定,以使葉不相對于支承構件33移動。即使不設置凹部,也可以將定位引導件36本身的位置作為用于配置于中央的記號。

自然光遮斷用罩49由黑色的聚氨酯材料形成,自然光遮斷用罩49的高度以及快門開關35接通(ON)的高度被設定成,在夾著葉來進行拍攝時不給葉造成損傷且在自然光遮斷用罩49充分地遮斷了自然光的狀態下快門開關35接通(ON)。

拍攝元件31是具備濾色器的CCD(電荷耦合元件,Charged coupled devices)傳感器或CMOS(互補金屬氧化物半導體,Complementary Metal―Oxide―Semiconductor)傳感器。鏡頭40是例如近攝用的單焦鏡頭。白色LED42是用于對葉進行拍攝的照明,在本實施方式中,在葉的拍攝時上述罩34被按壓于葉的表面,在自然光被遮斷了的狀態下利用白色LED42的光進行拍攝。此時,成為葉被裝置主體32和支承構件33夾著的狀態,且成為支承構件33將透過葉的方向的自然光遮斷了的狀態。因而,由上述的罩34和支承構件33構成了在拍攝時遮斷自然光的遮光設備。

另外,為了防止成為靠近被攝體的白色LED42的反射光映入例如葉的表面的狀態(例如,接近于映于鏡中的狀態),使用了偏振板43。如圖2所示,偏振板43由白色LED42的照明光通過的偏振板43a和作為被攝體的葉的反射光通過的偏振板43b構成,且偏振板43a和偏振板43b成為偏振方向正交的狀態。由此,經由偏振板43a照射到葉的白色LED42的照明光的直接反射光被一對偏振板43a、43b遮擋,防止成為例如白色LED42映入葉的表面的狀態,看得見葉表層的顏色。

另外,在該例中,使用半透明反射鏡44,使照明光透過半透明反射鏡44而照射葉,并且,使半透明反射鏡44反射來自葉的反射光而向鏡頭40引導。另外,通過如上述那樣將葉夾持于裝置主體32與支承構件33之間的罩34的位置,成為圓筒狀的罩34被按壓于葉的狀態,能夠防止從拍攝用的開口進入的自然光朝向拍攝元件41側。即,能夠謀求自然光的遮斷。另外,罩34對拍攝范圍進行了限制,拍攝范圍變得比拍攝元件41的有效像素部分窄。此外,在夾著葉的情況下,若葉損傷則葉有可能變色,因此,優選罩34成為在其表面沒有突起等的平滑形狀。另外,為了提高遮光性和防止葉的損傷,罩34也可以使用在進行用手夾持的操作時彈性變形的柔軟性高的原材料。

本實施方式根據葉的顏色求出換算葉色值(SPAD換算值)作為例如植物信息(作物信息)且作為表示葉綠素的含量的指標,但此時基于與可轉換成色標值的SPAD值之間的相關關系求出了與SPAD值相關的SPAD換算值。因此,使用例如拍攝而得到的圖像數據的預定范圍(預定面積)的各像素的RGB的各值和根據RGB的各值求出的灰度的值。此外,在求出各像素的RGB值時,從拍攝元件41輸出的例如RGB的信號被圖像處理電路(圖像處理設備)51進行圖像處理,作為RGB的各顏色的信號輸出。另外,在拍攝元件41是單板式的情況下,與濾色器的圖案相對應地,各像素由R的像素、G的像素、B的像素構成,但通過同時化處理(內插處理)求出各像素的RGB值。

在本實施方式中,使用來自基于光學系統的拍攝范圍內的進一步預定范圍內的多個像素的信號。上述的預定范圍設為例如2mm×2mm且200像素×200像素程度,但并不特別限定于此。使用該預定范圍所含有的各像素的RGB的各值和根據RGB的值求出的灰度的值。灰度的值可利用下式根據RGB的各值求出。

灰度(Gray)=R×0.3+G×0.59+B×0.11

此外,作為圖像數據,并不限于RGB和灰度,也可以設為使用HSV、HLS、YUV、YCbCr、YPbPr等的圖像數據。基本上,只要存在應該求出的作為作物信息的色標值與葉綠素濃度(SPAD值)之間的相關關系,也可以使用除了RGB以外的顏色空間。

另外,求出RGB的各值、灰度的值,但上述拍攝范圍中的被利用的預定范圍的各像素的值并不是必須的,求出與拍攝而得的圖像數據的預定范圍內的各像素的顏色有關的數據的代表值、即RGB的各值和灰度的值各自的代表值,基于與該代表值之間的相關關系求出例如換算葉色值(SPAD換算值)。作為表示集體的中心的傾向的代表值,能夠采用平均值、中央值、眾數,此外也可以采用積分值、能成為代表值的各種值。在本實施方式中,將圖像數據的預定范圍的各像素的RGB的各值和灰度的值各自的平均值作為代表值求出。

此外,作為可取得的植物信息(作物信息),并不限于換算葉色值,也可以是認為例如與葉綠素濃度、SPAD值存在相關性的氮含量。基本上,能夠將與構成圖像數據的各像素的RGB等變量的值存在相關關系的值設為可取得的作物信息。只要認為在例如果實的顏色、糖濃度、檸檬酸濃度、其他酸濃度、多酚濃度與成熟度等的生長狀況之間存在相關關系,就也可以取得糖的濃度、各種酸的濃度的信息、各種多酚的濃度、生長狀況的信息作為作物信息。另外,也可以在是否患有預定病癥的判定中使用上述的RGB等的值。

另外,開關35經由控制電路50進行白色LED42和拍攝元件41的開(ON)、關(OFF),兼用于例如照明的開、關和快門。對于開關35,若使支承構件33如上述那樣克服施力設備的作用力而靠近裝置主體32,則位于裝置主體32側的開關35被支承構件33按壓而接通,若使支承構件33與裝置主體32分開,則開關35斷開。若開關35接通,則搭載控制電路50、拍攝元件41、圖像處理電路51等的電路基板的電源接通。另外,利用由此開啟的控制電路50的控制,在照明用的白色LED42開啟之后,快門開啟。此時,只要葉被夾在支承構件33與裝置主體32的罩34之間,葉的表面就在被罩34遮光的狀態下被拍攝。此時,透過葉的光被支承構件33遮光。此外,開關35并不限于1個,也可以分別設置搭載拍攝元件41、圖像處理電路51等的電路基板的電源開關、照明用白色LED42的電源開關、快門用的開關等。在該情況下,開關35僅作為取得靜止圖像用的快門按鈕發揮功能,因此,也可以直到開關35被按下為止對智能手機顯示當前的輸入圖像的動畫。由此,能夠一邊確認圖像一邊按下開關,因此可拍攝恰當的靜止圖像。

另外,在本實施方式中,開關35通過碰到支承構件33而接通,但開關35既可以是例如在使支承構件33旋轉移動了預定角度的情況下接通的開關,也可以是設置于預定部位的觸摸傳感器。另外,開關35既可以是設置于罩內的照度傳感器(例如受光元件),也可以在自然光被遮擋而照度降低之時使照明用白色LED42點亮,利用照度傳感器對白色LED42的點亮進行檢測而使快門開啟的開關。

鏡頭40是例如近攝用的單焦點的微距鏡頭,將焦點對準與罩34的前端接觸而封閉罩34的被攝體(葉)。

控制電路50用于如上述那樣進行白色LED42和拍攝元件41的驅動等的控制,除此之外,也可以用于進行圖像處理電路51、數據處理電路52、通信電路53的驅動等的控制。

圖像處理電路51基于從拍攝元件41輸出的圖像信號進行上述的同時化處理,并且根據預定范圍的各像素的RGB的值求出各像素的灰度的值,并將各像素的RGB的各值和灰度的值輸出。在數據處理電路(圖像處理設備)52中,求出各像素的RGB的各值各自的平均值(代表值)和各像素的灰度的平均值(代表值)。即、求出R的平均值、G的平均值、B的平均值、灰度的平均值,將這些值向通信電路53輸出。在通信電路53中,照相機30通過使用了有線、例如USB、有線LAN(以太網,(注冊商標))的有線通信、使用了無線、例如WIFI(無線LAN)、藍牙(注冊商標)的無線通信可與作為便攜終端130的智能手機(智能手機1:用戶終端)進行通信,發送對上述的葉進行拍攝而得到的圖像數據的RGB的各平均值和灰度的平均值。

即、如圖3所示,植物信息取得裝置101與便攜終端130連接,并且便攜終端130可借助無線公用線路網和因特網142與服務器143連接。便攜終端130具備:無線通信設備,其用于作為移動電話(智能手機1)經由無線公用線路網進行聲音通信和數據通信;控制設備(植物信息取得設備),其進行各種通信的控制,并且執行所安裝的應用程序(以下簡稱為應用);顯示器(顯示設備),其進行基于應用、系統(OS)的執行的顯示;顯示控制設備,其基于應用等的執行使顯示器顯示圖像;聲音控制設備,其對聲音的輸入輸出進行控制;以及各種傳感器,其包括GPS。

另外,便攜終端130具備應用、在應用中所使用的作為存儲裝置的閃存。此外,在應用等程序中所使用的作為存儲器的RAM設置于例如控制設備。

另外,在閃存中預裝有植物信息取得處理用應用(植物信息取得設備),針對從植物信息取得裝置101(照相機30)發送的上述的RGB和灰度的代表值(平均值)算出作為葉綠素量的指標的SPAD換算值。

在植物信息取得處理用應用(作物管理用應用)中登記有例如利用回歸分析、多元回歸分析求出的上述代表值與SPAD換算值之間的(多元)回歸式(相關式)。例如登記有根據RGB的各平均值中的G的平均值和灰度的平均值算出SPAD換算值的多元回歸式。由此,在從植物信息取得裝置101接收到RGB的各平均值和灰度的平均值的情況下,基于G的平均值和灰度的平均值將SPAD換算值從便攜終端130輸出。

若例如將換算葉色值(SPAD換算值)設為Y、將G的平均值設為X1、將灰度的平均值設為X2,則多元回歸式成為Y=a(X1)+b(X2)+c。在該式中,將拍攝而得到的圖像數據的預定范圍的多個像素的G的值的平均值(獨立變量)代入X1,將圖像數據的預定范圍的多個像素的灰度的平均值(獨立變量)代入X2,從而算出作為Y(從屬變量)的SPAD換算值。

另外,將所求出來的SPAD換算值、向便攜終端130輸入的稻子的品種、栽培稻子的地域(住所)、當前的日期、稻子的高度作為用于進行施肥管理的數據向服務器143發送。在服務器143中基本上與地域、當前的日期以及品種相對應地存儲有SPAD換算值和稻子的高度。利用地域(住所)和當前的日期對與該地域、當前的日期、品種相對應的SPAD換算值進行檢索并提取,對登記的SPAD值和測定到的SPAD換算值進行比較。同樣地對登記的稻子的高度和所輸入的稻子的高度進行比較。此外,也可以是,稻子的高度發送由例如安裝到便攜終端130的高度測定用的軟件計量到的值。

如果所測定的SPAD換算值比登記的SPAD換算值小,就可判斷為氮肥不足,相反如果所測定的SPAD換算值比登記的SPAD換算值大,就存在氮肥充足、或氮肥多于需要量的可能性。另外,如果測定到的SPAD換算值比所登記的SPAD換算值低、且測定到的稻子的高度比所登記的稻子的高度低,就印證了肥料不足,如果測定到的SPAD換算值比所登記的SPAD換算值高、測定到的稻子的高度比所登記的稻子的高度高,則過度施肥的可能性變高。

在服務器143中根據地域、日期(或距播種、插秧的天數)、品種如上述那樣登記成為標準的SPAD換算值,并且針對例如測定到的SPAD換算值登記有建議。例如,如果測定到的SPAD換算值比成為標準的SPAD換算值低,就基本上登記有催促氮肥等的施肥的建議,如果測定到的SPAD換算值比成為標準的SPAD換算值高,就登記有抑制肥料那樣的建議。

另外,根據季節、地域以及品種不僅獲得施肥管理的建議,還獲得水的管理、除草、病癥對策等的建議。在這些建議中含有與SPAD換算值相關聯的建議、沒有關聯的建議。此外,當前,在與各地域的稻子種植有關系的組織(農協、農業試驗場、政府機關等)中,可針對SPAD換算值提供包括針對測定到的SPAD換算值的施肥管理的建議,也可利用該建議。

在由這樣的植物信息取得裝置101進行的植物信息取得方法中,例如,如圖4的流程圖所示,進行作為照相機的一種的本實施方式的植物信息取得裝置101(照相機30)的植物信息取得處理。

此時,進行葉的拍攝。

在葉的拍攝中,選擇例如與其他葉大致相同的沒有異常的葉。將該葉在照相機30的罩34的位置插入裝置主體32與支承構件33之間。利用該動作,開關35從斷開變成接通(步驟S1),搭載于照相機30的控制電路50開啟,基于控制電路50的控制進行白色LED42的點亮、拍攝元件41的啟動、圖像處理電路51的啟動、數據處理電路52的啟動、通信電路53的啟動(步驟S2)。這些電路也可以處于1個芯片上。

接下來,可將開關接通作為觸發而自動地進行拍攝(步驟S3)。從拍攝元件41輸出的信號在圖像處理電路51中被如上述那樣同時化處理而生成圖像數據。此時,灰度的數據也根據RGB的數據算出。即、各像素的RGB和灰度的值被算出(步驟S4),該各像素的RGB和灰度的值被向數據處理電路52發送(步驟S5)。在數據處理電路52中,根據圖像數據的預定范圍內的各像素的R的值、G的值、B的值、灰度的值算出R的代表值、G的代表值、B的代表值、灰度的代表值(步驟S6)。R的代表值、G的代表值、B的代表值、灰度的代表值和圖像數據經由通信電路53向智能手機(便攜終端130)1發送(步驟S7)。此外,各代表值也可以利用智能手機1根據上述的圖像數據求出。

在便攜終端130中,如圖5的流程圖所示,在從植物信息取得裝置101輸入了上述的各代表值的情況(步驟S11)下,代入上述代表值與SPAD換算值之間的關系式而算出SPAD換算值(換算葉色值)(步驟S12)。即、G的代表值和灰度的代表值被代入基于SPAD值與上述各顏色的代表值之間的相關的多元回歸式,求出換算葉色值。

所求出的換算葉色值與作為其他數據的上述住所、日期、品種等數據一起顯示于便攜終端130的顯示器(步驟S13)。此時,也可以顯示拍攝而得到的圖像數據。顯示到顯示器的數據可向服務器143發送,但除了SPAD換算值以外的數據顯示被顯示成可直接變更。在用戶變更了數據的情況(步驟S14)下,與此相對應地,存儲于便攜終端130的數據被變更后更新存儲(步驟S15)。接著,輸入稻子的高度(步驟S16)。此外,稻子的高度也可以設為用戶計量而輸入的高度,但也可以是在植物信息取得處理用應用中預先設置有眾所周知的高度計量功能,通過利用便攜終端130的照相機進行拍攝,算出并輸入稻子的高度。

所求出的SPAD值被發送到登記于服務器143的數據庫(步驟S17)。在服務器143中,如圖6的流程圖所示,若從便攜終端130接收SPAD值等的數據(步驟S21),則基于上述的地域、日期、稻子的品種、SPAD值、稻子的高度對服務器143的數據庫進行檢索(步驟S22),獲得是否施加肥料、施加肥料的情況下的每單位面積的施肥量等與施肥管理有關的數據(步驟S23)。通過檢索而得到的與施肥管理有關的信息向便攜終端130發送(步驟S24)。

在便攜終端130中,若接收到與施肥管理有關的信息(步驟S18),則顯示該信息(步驟S19)。與上述的是否施加肥料、施加肥料的情況下的每單位面積的肥料的量、其他稻子的農活有關的信息被便攜終端130接收而顯示于便攜終端130。

在智能手機(便攜終端130)1中,在上述的各代表值從照相機30輸入的情況下,代入上述代表值與換算葉色值(SPAD換算值)之間的關系式而算出換算葉色值。已知SPAD值和綠色的基于葉色色標的讀取值存在相關關系,換算葉色值的計量中使用RGB+灰度中的G和灰度的值。即、G的代表值和灰度的代表值被代入基于換算葉色值(SPAD換算值)與上述的各顏色的代表值之間的相關的多元回歸式,換算葉色值被求出。

所求出來的換算葉色值與作為其他數據的上述住所、日期、品種等數據一起顯示于智能手機1的顯示器。此時,拍攝而得到的圖像數據也可以同時顯示。顯示到顯示器的數據可向服務器143(隨后論述的管理服務器10)發送,但除了換算葉色值以外的數據顯示被顯示成可直接變更。在用戶變更了數據的情況下,與此相對應地,存儲于智能手機1的數據被變更而被更新存儲。接著輸入稻子的高度。此外,稻子的高度也可以設為用戶計量而輸入的高度,也可以是在植物信息取得處理用應用中預先設置眾所周知的高度計量功能,通過利用照相機30進行拍攝,算出并輸入稻子的高度。

接著,使用圖7來說明照相機30的校正方法的工序。在照相機30中,根據顏色來獲得植物信息(作物信息)。此時,需要對各照相機30的個體差異、經時變化等進行校正。

在由葉綠素計測定了的情況下,將成為預定的SPAD換算值(校正用的基準值)的色條在例如照相機30的銷售時一同包裝(步驟St1)。用戶使用該色條來進行校正(步驟St2)。優選在使用開始時進行校正,盡可能每隔設定好的期間大致定期地進行校正。

首先,將照相機30與便攜終端130(智能手機1)連接,并且,使植物信息取得處理用應用(作物管理用應用)啟動。

校正處理中,作為由連接有照相機30的智能手機1進行的處理,從以下的步驟S31起的處理成為由智能手機1進行的處理。

在作物管理應用啟動了的智能手機1的顯示器上,可顯示例如將校正等的項目顯示為按鈕的子菜單。在進行校正處理的情況下,通過用戶按壓校正按鈕,在智能手機1中,在顯示器的顯示有校正按鈕的范圍內,對觸摸屏被觸摸的情況進行檢測(步驟S31)。其中,在作物管理用應用啟動后,成為對向顯示為菜單的各按鈕的觸摸的檢測進行監視而待機的狀態,通過檢測到對校正按鈕的觸摸,開始校正處理(步驟S32)。

在智能手機1的顯示器上,顯示表示促使對一同包裝的色條拍攝預定次數(例如5次、10次),并將色條夾在裝置主體32與支承構件33之間來進行拍攝的情況的顯示,成為對從照相機30輸入拍攝而得到的圖像數據進行監視而待機的狀態。此時,對圖像數據的輸入次數進行計數,在顯示器進行促使繼續進行色條的拍攝的顯示,直到輸入次數的計數值成為上述的預定次數為止。與此相對應地,用戶進行色條的拍攝,從而圖像數據依次向智能手機1輸入(步驟S33)。

在智能手機1中,取得所輸入的圖像數據并存儲于閃存等存儲裝置(步驟S34)。

在智能手機1的控制設備中,對色條進行拍攝而得到的預定數的圖像數據的預定范圍的各像素的RGB的值中的G的值的作為代表值的平均值和預定范圍的各像素的灰度的值根據RGB的值算出,并且求出預定范圍的各像素的灰度的值的作為代表值的平均值。即、求出預定范圍內的各像素的G值和灰度值的平均值。針對預定數的圖像數據的全部進行該計算,在針對各圖像數據求出平均化了的逐個G值和R值之后,求出預定張數的每個圖像數據的G值的平均值(代表值)和灰度值的平均值(代表值)。

將算出來的G值和灰度值代入上述的回歸式來求出SPAD換算值。通過該色條的拍攝而得到的換算葉色值與設定于色條的成為基準的葉色值之差被算出決定為修正用的數據(步驟S35)。

算出來的修正用的數據被自動地登記于智能手機1內(步驟S36),結束處理(步驟S37)。以后,在基于實際的葉的拍攝圖像來計算SPAD換算值時使用該修正用的數據來進行修正。即、能夠使用將修正值代入到被設定于回歸式的修正項的相關式,在根據G的平均值和灰度的平均值進行了校正的狀態下,求出換算葉色值。

其中,在智能手機1內登記有修正用的數據,但并不限于此,既可以預先登記于服務器143,或者也可以預先登記在兩者中。在不是利用智能手機1對隨后論述的SPAD換算值進行計算,而是利用服務器進行計算的情況下,能夠簡化處理。另外,在也包括履歷在內始終預先將修正用的數據登記于服務器的情況下,通過服務器對修正值的變動進行檢查,能夠把握照相機30的性能的劣化,能夠促使用戶注意,能夠抑制異常的拍攝圖像、異常的SPAD換算值向數據庫的登記。

如上所述,多元回歸式表示為Y=a(X1)+b(X2)+c,對其使用修正項(α),修正成Y=a(X1)+b(X2)+c+α。即、將如上述那樣算出來的修正值代入α后,求出作為從屬變量Y的換算葉色值。

例如,在圖8中,將根據葉的圖像數據通過計算得到的換算葉色值(SPAD換算值)設為獨立變量X,將由葉綠素計測定所述葉的情況下的SPAD值設為從屬變量Y,進行回歸分析,作為該回歸分析的結果,根據顏色信息算出來的SPAD換算值(X)和由葉綠素計測定葉而得的SPAD值(Y)的相關式(回歸式)為Y=0.8762X+4.6722。在圖8中,縱軸是根據顏色信息算出來的SPAD換算值(X),橫軸是由葉綠素計測定葉而得的SPAD值(Y)。所標繪的點與測定的稻子的各株相對應。

此時,若成為色條的基準值(與由葉綠素計測定到的測定值大致相等的值)的SPAD值是40,校正時的SPAD換算值的根據顏色信息的算出值為34,則基準值-算出值=+6,相關式被修正成Y=0.8762X+4.6722+6。由此,相關式所表示的回歸直線向右移動。此外,圖8的決定系數R2=0.8762用于表示上述相關式中的貢獻率。即、決定系數R2用于表示用說明變量多大程度說明了測定結果的變動,越接近1,表示精度越高。另外,圖8表示通過計算求出SPAD換算值的情況與由葉綠素計測定的情況之間的相關關系,在實際的校正中,如上述那樣將用于根據G的代表值和灰度的代表值求出SPAD換算值的相關式即Y=a(X1)+b(X2)+c修正成Y=a(X1)+b(X2)+c+α。

如以上那樣,能夠使用將修正值代入被設定于回歸式的修正項的相關式,在根據G的平均值和灰度的平均值進行了校正的狀態下,求出換算葉色值。

另外,在上述的校正方法中,用戶進行照相機30的校正,與此不同地,說明在照相機30的出廠時由照相機30的生產廠家等進行的校正。

在照相機30中,設置有例如CMOS傳感器即拍攝元件41和作為集成電路的圖像處理電路51。此外,拍攝元件41和圖像處理電路51既可以單一芯片化成SOC,也可以是獨立的芯片。

例如,在圖像處理電路51中可進行白平衡、黑色電平控制、各種濾波器功能、矩陣增益調整、孔徑修正、伽馬修正等,也存在自動調整的情況,例如,矩陣增益調整、孔徑修正、伽馬修正等可從外部針對每個RGB設定參數而調整顏色、亮度。

在此,在照明所使用的白色LED42中,藍色LED和使用了黃色熒光體的LED比較廉價,成為主流,但是,例如,即使是在同批次內,亮度等性能的偏差也比較大,在將白色LED42作為光源的情況下,照相機30的個體差異有可能變大。

因此,在照相機30中,在出廠前的階段,對成為預定的葉色值的色條(例如,葉色色標中的稻子的葉的適當的葉色的范圍所含有的葉色值4或成為其附近的葉色值(植物信息)的綠色的校正用的被攝體)進行拍攝,對上述的圖像處理電路51的參數進行變更,以使作為葉色色標的讀取值的換算值的葉色值成為例如上述的4。由此,在照相機30的出廠時,在可利用圖像處理電路51進行調整的范圍內,個體差異變小,可省略由上述的用戶進行的校正、或可延長直到進行用戶的校正為止的期間。另外,能夠縮小照相機30的個體差異而縮小各農戶、農業關系的各期間內的換算葉色值的偏差,提高基于換算葉色值的管理的精度。

在使用了這樣的照相機30的換算葉色值的測定中,即使遮斷自然光也能夠進行預定的照明、且無需像素數較多的拍攝元件41,能以像素數較少的拍攝元件41進行測定。另外,可在智能手機1側進行運算處理的一部分、數據的顯示等。根據以上內容,雖然比葉色色標昂貴,但與不具備照相機而是具備專用的比色分析裝置的葉綠素計相比較,可低成本地制造。

另外,通過截止自然光而使用LED照明,可進行穩定的拍攝,可抑制由于季節、時刻、天氣、環境的不同而測定結果改變,能夠進行誤差較少的測定。另外,只要在植物(作物)的葉、莖、果實、根等各種部位的表面的顏色與作物的各種信息之間存在相關關系,就可進行各種信息的測定。此時,照相機30只要具有能夠將根據對植物(作物)的表面進行拍攝而得到的圖像數據的各像素的RGB的各值、或包括根據RGB求出的灰度在內的各值輸出的功能,通過追加被登記于智能手機1側的植物信息取得處理用應用的關系式,就可進行除了葉綠素以外的物質的含量的測定。例如,也可以是,不僅對SPAD值進行實測,而且實際上通過破碎葉而提取葉綠素來對葉綠素量進行實測,求出上述的代表值與葉綠素的實測到的濃度之間的相關式,不求出SPAD值而是求出葉綠素量。另外,也可以對與葉綠素量存在相關關系的氮量進行實測,求出實測到的氮量與上述的代表值之間的相關關系來測定氮量。另外,對于果實等,只要認為其顏色與果實所含有的糖、酸、色素成分即多酚等的濃度之間存在相關關系,就能夠在它們的測定中使用照相機30和智能手機1。

此外,在本實施方式中,使用G的代表值和灰度的代表值,因此,也可以不算出R的代表值和B的代表值。若根據回歸式求出SPAD換算值,則該SPAD換算值、向智能手機1輸入的地域(住所)、日期、稻子的品種、稻子的作物高度經由因特網142向服務器143(管理服務器10)發送。此外,地域的信息也可以使用例如被設置于智能手機1的GPS所讀取到的智能手機1的位置信息。另外,日期的輸入的功能也可以設為根據智能手機1的時鐘功能、日歷功能輸入今日的日期的功能。

另外,在本實施方式中,在照相機30設置有數據處理電路52,但也可以在智能手機1的作物管理用應用的功能中添加數據處理電路52的功能。該情況下,照相機30基本上輸出RGB的各值和灰度的值作為圖像數據。此外,雖然取決于相關關系的高低,但既可以將全部RGB+灰度設為獨立變量,也可以將除了B之外的RG+灰度設為獨立變量,也可以僅將G或灰度設為獨立變量。

接著,說明本發明的第2實施方式。

如圖9所示,本實施方式的作物管理系統具備:用戶所使用的作為用戶終端的智能手機(智能手機1);管理服務器10(服務器143),其可使用移動電話用的公共無線線路或有線、無線的LAN并且經由因特網2(142)與智能手機1連接;作為測定設備(拍攝設備)的照相機30,其可經由USB等與所述智能手機1連接;以及終端60,其由個人計算機構成,其可經由因特網2等與管理服務器10連接而用于進行管理服務器10的管理。

作為便攜終端130的智能手機1是眾所周知的,具有進行數據通信的功能、具備顯示作為可通信的數據的圖像(靜止畫、動畫)、文本等的顯示用數據的顯示器的顯示功能、主要使用觸摸面板來進行的文本等數據的輸入功能、執行應用程序(應用)的程序執行功能,作為可針對管理服務器10進行數據的輸入和輸出的終端發揮功能。

另外,作為使用智能手機1的用戶,設想了農業從業人員,設想了干農活、進行農活的管理的人成為智能手機1的用戶。另外,在此,作為農活,設想了稻子的栽培,設想了農業從業人員從事基于稻子的栽培的米的生產。此外,本實施方式涉及作物的栽培的管理,也可以進行作為作物的、除了米以外的各種谷物、豆類、包括薯類等在內的各種蔬菜、各種水果等的栽培的管理。另外,作物并不限于成為食品的植物,基本上是栽培可管理的作物即可,作物包括花、茶、樹木等。另外,可將本發明應用于花、觀葉植物等觀賞用植物的顏色的管理。

管理服務器10可經由因特網2同時與作為便攜終端130的多個智能手機1進行數據通信,并且,具備:控制部11,其具有例如中央運算處理裝置(CPU)、RAM、ROM等,并且具有用于數據的存儲、通信的各種接口;由硬盤等構成的貯存裝置等。在貯存裝置中構筑有數據庫,該數據庫作為可檢索地存儲各種數據的存儲設備發揮功能,可通過檢索等來提取所存儲的數據。

在本實施方式的管理服務器10中構筑有用戶信息數據庫12、耕地信息數據庫13、栽培信息數據庫14、測定值數據庫15、葉色基準值數據庫16、農業、肥料數據庫17等。

在用戶信息數據庫12中,與可確定用戶的唯一的用戶ID相聯系地登記有主要在隨后論述的賬戶登錄時輸入的個人信息。在用戶信息數據庫12存儲例如用戶ID、姓名、住所、郵件地址、電話號碼等,并且登記出生年月日、職業、所屬組織(團體、法人等)等。此外,也可以在用戶信息數據庫12含有用于收費等的信用卡的信息。

此外,作為用戶,也可以不是個人,而登記法人等組織、團體。

在耕地信息數據庫13中,與上述的用戶ID相聯系地存儲有用戶干農活(用戶管理的)的耕地(農田)的位置。此外,農田的位置基本上以緯度和經度表示,但只要在農田存在住所,也可登記住所。此外,針對1個用戶可登記多個農田。另外,可在耕地信息數據庫13登記農田的種類和面積。

農田的種類主要用栽培的作物來區分,例如是稻子、卷心菜、西紅柿等。另外,登記為農田的種類的作物的種類含有可確定作物的品種名、品牌名。

此外,農田的位置既可以使用例如智能手機1的GPS功能來輸入、或者也可以在智能手機1的地圖應用上輸入,只要知曉農田的緯度、經度,也可以將其直接輸入。另外,農田的位置也可以設為將代表農田的一處的緯度和經度輸入,但優選的是,通過輸入各農田的各角的緯度和經度,成為農田的形狀和面積可知的狀態。此外,例如,在四邊形的土地中存在4個角,在3角形的土地中存在3個角,在大致L字狀的土地中存在5處向外的角和1處向內的角。

在如此將農田的全部的角(包括向外的角和向內的角)的緯度和經度輸入的情況下,例如,在智能手機1的地圖應用上顯示航空照片,并且,在航空照片上依次指示農田的各角并確定各角的緯度和經度后輸入。另外,也可以使用智能手機1的GPS功能,持有智能手機1的用戶等智能手機1的操作者在各農田的角登記由GPS功能測定的緯度和經度。

不過,在GPS中有可能產生誤差,因此,優選可在地圖應用上修正農田的位置。基于這樣的農田的角的位置,在管理服務器10中算出農田的形狀和農田的面積。此外,用戶也可以從智能手機1輸入農田的面積。另外,各農田帶有可按照每一地塊來確定農田的地塊序列號,各農田的緯度和經度的數據、作物的種類、品種等數據、顧客ID可與地塊序列號相聯系地存儲。

如以上那樣,在耕地信息數據庫13中,與顧客ID相聯系地登記有用戶進行管理、干農活的農田的位置、作為農田的種類的在農田栽培的作物的品種、農田的面積和地塊序列號。

在栽培信息數據庫14中,與顧客ID相聯系并與各作物的品種、栽培有各作物的農田的地塊序列號、時期(日期時間)相對應地存儲有栽培信息。例如,作為栽培信息,存儲例如播種日、插秧日、結花骨朵日、施肥日、結穗日(出穗日)、出穗預定日、從田地排水日、施肥日、撒農藥日等農活的內容(也包括肥料、農藥的量)和農活的時期、成為作物的生長的階段的日。此外,要存儲于栽培信息數據庫14的栽培信息能夠根據作物的種類、品種而不同。

在本實施方式中,可在測定值數據庫15中存儲利用上述的照相機30拍攝而得到的圖像數據(圖像信息)、從該圖像數據讀取的換算葉色值(作物信息)的數據。此外,在除了換算葉色值以外,存在作物的作物高度、每單位面積的株數、每株的莖數等的測定值(作物信息)的情況下,也可以將全部的測定值的數據存儲于測定值數據庫15。此外,在栽培信息數據庫14和測定值數據庫15中,各信息與上述的顧客ID、地塊序列號、日期時間或日期等時期信息相聯系地存儲,可從作物信息確定用戶、農田、日期時間,并且,可從顧客ID、地塊序列號對栽培信息、耕地信息進行檢索,可對農田所在地域進行檢索。另外,作為測定值的換算葉色值基本上可轉換成讀取色標的情況下的色標值、SPAD值,在本實施方式中,基于與SPAD值之間的相關關系決定了換算葉色值(SPAD換算值)。

此外,在本實施方式中,成為基準的葉色基準值是基于使用照相機30而求出來的換算葉色值算出的,換算葉色值(測定值)和葉色基準值以使用了照相機30的圖像數據的同樣方法求出。此外,也可以使用利用除了照相機30以外拍攝而得到的圖像數據來求出換算葉色值、葉色基準值。或者,葉色基準值也可以基于以往進行的色標值或SPAD值確定。另外,在以下的說明中,存在將測定到的換算葉色值記載為測定值,將葉色基準值記載為基準值的情況。

在葉色基準值數據庫16中,按照作物的品種、栽培地域登記有與時期相對應的優選葉色基準值。在此,時期是指該年度的日期、從插秧日經過的天數等的時間軸。基準值是專業人士對在該地域的該品種的過去的季節測定到的換算葉色值進行分析,決定應該設為相對于特定的時間軸的基準的換算葉色值來確定的。葉色基準值數據庫16的葉色基準值在分蘗期或者插秧前等的時期決定,但專業人士也可根據該年度的氣象狀況等適當變更。

只要計量到的換算葉色值基本上成為與葉色基準值一致或相近的值,葉色基準值就表示作物順利地生長。在例如預定的時期的換算葉色值比葉色基準值小的情況下,表示氮肥的不足,在換算葉色值比葉色基準值大的情況下,雖然也取決于稻子的高度等,但存在氮肥過多、生長過快的可能性。此外,若生長過快而稻子的高度變高,則稻子因風等倒伏的可能性變高,因此,優選的是一定程度限制稻子的培育,例如限制氮肥的量。

葉色基準值可對例如該地域中的當前的季節之前的季節的多年的換算葉色值數據進行分析來推算,但不僅參考基于照相機30的換算葉色值數據、也參考基于色標、SPAD值的葉色值數據,各品種的各時期的優選的換算葉色值的數據存儲為葉色基準值。此外,也可以根據此次季節的天氣等的狀況使葉色基準值的時期變換,或使對應于葉色基準值的換算葉色值的容許范圍向低側、高側變寬或變窄。

在農業、肥料數據庫17中,按照品種、地域、時期,同換算葉色值的測定值與基準值之差相對應地登記有每單位面積的施肥量作為用于作物栽培中的施肥管理的管理信息。此外,基本上在測定值比基準值高的情況下,施肥量為0。在此,肥料主要是氮類肥料,但是,也可以登記有例如成為與磷、鉀等有關的肥料的標準的施肥量、與生長狀態相應的施肥量。在該農業、肥料數據庫17中,針對上述的葉色的測定值與基準值之差,由專業人士決定并登記有每單位面積的施肥量。即,在農業、肥料數據庫17中登記有用于施肥管理的施肥量的信息作為作物的栽培的管理之一,成為存儲有涉及作物的栽培的管理的管理信息的管理信息存儲設備。農業、肥料數據庫17也與葉色基準值數據庫16同樣地可由專業人士根據該年度的氣象狀況等適當變更。

在此,管理服務器10利用換算葉色值、作物高度等生長狀態、每單位面積的株數、一株中的莖數等栽培密度等對上述的每單位面積的施肥量進行調整。另外,在管理服務器10中,基于上述的農田的面積算出每塊農田的施肥量。

例如,既可以基于測定的換算葉色值相對于葉色基準值的差對每單位面積的施肥量乘以或除以1.1、0.9等系數,也可以將每單位面積的施肥量和系數相加或相減,也可以在測定的換算葉色值比葉色基準值濃、且作物高度比成為基準的作物高度高的情況下將施肥量設為0。

也可以基于每單位面積的株數、一株中的莖數等來判定作物的生長密度比基準高還是低,基于此來增減每單位面積的施肥量。

另外,終端60例如是在地方自治體、農協、農業法人等農業相關團體中進行或輔助施肥管理、肥力管理的團體的操作者使用的終端,基本上是用于針對葉色基準值數據庫16、農業、肥料數據庫17進行數據的登記、數據的變更等數據的管理的終端,安裝有用于管理服務器10的各數據庫的閱覽等的專用應用B(作物管理用應用)。在葉色基準值數據庫16、農業、肥料數據庫17的數據的登記、數據的變更過程中,有時參照耕地信息數據庫13、栽培信息數據庫14、測定值數據庫15等,對它們的數據進行統計處理來利用,終端60通過登錄管理服務器10,可訪問管理服務器10的全部數據庫。另外,通過利用終端60閱覽使用作物管理系統的多個用戶的測定數據等,而不是閱覽每個用戶的測定數據,也可觀察地域整體的狀況或進行各用戶的各農田中的測定結果的比較。因而,不僅將葉色的測定值與基準值比較,也可將測定值與其他農田的測定值比較,在測定值明顯比其他農田大或小的情況下,能夠將其利用于施肥管理中的判斷材料。

照相機30在此是換算葉色值測定用的,在裝置上部的霍奇克斯式訂書機狀的部分夾持作物的葉,能夠在遮斷了自然光的狀態下對葉的表面進行拍攝。照相機30與智能手機1連接而將拍攝而得的圖像數據輸出到智能手機1,經由智能手機1將圖像數據輸出到管理服務器10等。

此外,在第2實施方式的作物管理系統中,與第1實施方式的植物信息取得系統同樣地,使用換算葉色值作為作物(植物)的培育狀態的指標。即,在作物管理系統中,基于利用照相機30對作物的表面進行拍攝而得到的圖像數據,取得換算葉色值作為作物的信息。在第2實施方式中,與第1實施方式同樣地根據圖像數據中的例如RGB(紅、綠、藍)等構成顏色空間的多個變量的值求出表示葉綠素濃度的換算葉色值。

即,作物管理系統與植物信息取得系統近似或類似,實質上是大致相同的系統,作物管理系統的照相機30與上述植物信息取得系統的照相機30相同。

另外,智能手機1具備作為存儲應用、在應用中所使用的數據等的貯存器的閃存。此外,作為在應用等程序中所使用的存儲器的RAM設置于例如控制設備中。

另外,在閃存中安裝有作物管理用應用,針對從照相機30發送的上述的RGB和灰度的代表值(平均值)算出作為葉綠素量的指標的換算葉色值。此外,根據利用照相機30拍攝而得到的圖像數據算出換算葉色值,但算出換算葉色值的處理既可以由智能手機1進行,也可以由從智能手機1發送了圖像數據的管理服務器10進行,也可以在照相機30的內部進行。此外,在以下的說明中,作為換算葉色值進行說明,但此處的色標換算值可轉換成SPAD換算值,如隨后論述的實施例所示,求出SPAD換算值并將其轉換成色標值。

在智能手機1中,從管理服務器10下載并安裝有專用應用A(作物管理用應用)。在作物管理用應用中登記有利用例如回歸分析、多元回歸分析求出的上述的代表值和換算葉色值(SPAD換算值)的(多元)回歸式(相關式)。登記有例如根據RGB的各平均值中的G的平均值和灰度的平均值算出SPAD換算值的多元回歸式。由此,在從照相機30接收到RGB的各平均值和灰度的平均值的情況下,基于G的平均值和灰度的平均值,從智能手機1輸出換算葉色值。

另外,所求出來的換算葉色值、向智能手機1輸入的稻子的品種、栽培有稻子的地域(住所)、當前的日期、稻子的高度(作物高度)作為用于進行施肥管理的數據被發送到管理服務器10。在管理服務器10中,在上述的葉色基準值數據庫16中,與例如稻子的品種、地域(住所)、時期(日期)相關聯地登記有成為基準的葉色基準值。

在該管理服務器10中,作為施肥管理的處理,根據從智能手機1輸入的地域(農田的住所、緯度以及經度)、當前的日期、稻子的品種對葉色基準值數據庫16進行檢索而提取葉色基準值。接著,對所提取的葉色基準值和輸入的換算葉色值進行比較。

在此,在對與品種、地域、時期(月日)相關聯地登記于葉色基準值數據庫16中并如上述那樣提取的葉色基準值和測定的換算葉色值進行了比較的情況下,例如,如果換算葉色值的值比葉色基準值小(如果顏色淺),就考慮氮源不足,相反如果換算葉色值的值大(顏色濃),就考慮氮源過多。

由此,可從管理服務器10向智能手機1發送是否施加氮肥等的施肥管理上的建議。

第2實施方式的作物管理系統的由照相機30取得換算葉色值作為作物的信息的作物信息取得方法,可與例如第1實施方式的植物信息取得系統的植物信息取得方法同樣地進行。即,可與上述的圖4的流程圖所示的植物信息取得處理同樣地進行。

接著,參照圖10、圖11以及圖12的流程圖對智能手機1的作物管理用應用中的主處理、登錄處理以及初始設定處理進行說明。此外,在此,為了容易說明,假定作物管理用應用進行作為作物的稻子的施肥管理、肥力管理等栽培的管理,但作物并不限定于稻子,可將該作物管理系統適用于作為作物的各種蔬菜、水果、谷物等各種作物。

圖10是表示作物管理應用的主處理的流程圖和主畫面。若利用智能手機1啟動作物管理用應用,則開始主處理,顯示主畫面1a(步驟A1)。在此,在作物管理用應用中基本上可進行登錄處理、初始設定處理以及作物管理處理。另外,作物管理處理存在3個模式,用戶能夠利用智能手機1選擇任一模式。該作物管理處理的模式中存在如下模式:測定判定模式,其中,進行換算葉色值的測定和測定到的換算葉色值所表示的作物的生長狀態的判定;栽培信息輸入模式,其中,用戶輸入插秧、撒農藥、施肥等農活的信息;葉色值履歷顯示模式,其中,將測定到的換算葉色值的測定結果的履歷與葉色標準值比較并顯示。

如圖10所示,在啟動時的主畫面(啟動畫面)1a中,顯示初始設定按鈕1b,并顯示測定判定按鈕1c、栽培信息輸入按鈕1d、葉色值履歷顯示按鈕1e作為與作物管理處理的上述各模式相對應的按鈕。另外,在主畫面1a顯示有登錄按鈕1f,若觸摸登錄按鈕1f,則在沒有登錄的情況下開始登錄處理,但基本上在沒有登錄的狀態下,即使觸摸任一按鈕,都開始登錄處理。

即,在智能手機1中,判定是否以作物管理應用啟動后的主畫面1a中的觸摸操作為契機來登錄(步驟A2)。此外,登錄了的狀態是指如下狀態:在管理服務器10中進行基于從作物管理應用啟動著的智能手機1輸入賬戶信息的認證,智能手機1對管理服務器10的訪問被允許。

在沒有登錄的情況下,開始隨后論述的登錄處理(步驟A3)。在已登錄的情況和上述的登錄處理已結束的情況下,以對主畫面1a的除了登錄按鈕1f以外的各按鈕1b~1e的觸摸為契機,選擇與主畫面上的各按鈕1b~1e相對應的作業(處理)(步驟A4),與觸摸到的按鈕1b~1e對應地選擇執行初始設定處理(步驟A5)、或者選擇執行作物管理處理的測定判定模式(步驟A6)、或者選擇執行作物管理處理的栽培信息輸入模式(步驟A7)、或者選擇執行作物管理處理的葉色值履歷顯示模式(步驟A8)。

接著,參照圖11的流程圖說明登錄處理。

在如上述那樣使作物管理用應用啟動了時,在沒有登錄的情況下開始登錄處理,登錄畫面顯示于智能手機1的畫面1a(步驟B1)。在登錄畫面顯示例如用戶ID、密碼的輸入欄,并且顯示用于在輸入了這些用戶ID和密碼之后進行登錄的登錄按鈕。另外,在登錄畫面中,針對沒有設定用戶ID和密碼的未注冊的用戶顯示有注冊按鈕。

若在登錄畫面上按壓注冊按鈕,則開始用戶注冊處理,在作物管理用應用中,根據按壓注冊按鈕還是按壓登錄按鈕來判定是否進行用戶注冊(步驟B2)。

即,在觸摸了注冊按鈕的情況下,作為選擇了用戶注冊的操作,進行用戶注冊處理,在按壓了登錄按鈕的情況下,進行登錄處理。

在觸摸了注冊按鈕的情況下進行用戶注冊處理(步驟B3)。在用戶注冊處理中,進行向管理服務器10的用戶信息數據庫12輸入每個用戶所注冊的用戶信息的處理。基本上顯示用戶信息的各項目的輸入欄,進行使用戶輸入與各輸入欄相對應的用戶信息的處理。此外,在該用戶注冊處理中,用戶信息從智能手機1向管理服務器10發送,用戶信息被注冊于管理服務器10的用戶信息數據庫12中,在用戶信息注冊時,需要成為可在智能手機1與管理服務器10之間進行數據通信的狀態。

在用戶注冊處理中被輸入并注冊于用戶信息數據庫12的用戶信息中存在例如顧客ID、用戶ID、密碼、姓名、住所、郵件地址、電話號碼、收費信息、合同期間、照相機序列號、所屬團體等。

在用戶信息注冊處理中,從智能手機1向管理服務器10通知要進行用戶信息注冊的情況,此時管理服務器10在進行了自動地設定還未注冊于用戶信息數據庫12的顧客ID的處理之后,與該顧客ID相聯系地由智能手機1輸入的用戶信息被注冊于管理服務器10。

用戶ID是用戶決定的ID,也可以是例如昵稱、郵件地址、姓名,但優選不與其他用戶重復。此外,用戶ID與唯一的顧客ID相聯系,因此,也可以與其他用戶重復。

收費信息是例如信用卡的信息,但收費也可以以預付卡、電子貨幣卡、銀行存款、自動扣除等來進行。另外,在用戶利用作物管理系統的過程中也未必進行收費。

合同期間是用戶的作物管理系統的合同上的利用期間,例如合同期間自動地更新。照相機序列號是分別唯一地設定于與上述智能手機1連接的照相機30的編號,并且可對照相機30是否是正品進行判定。在該例中,設定有作物管理系統用的照相機30,用戶購買被設定好的照相機30來使用,或從所屬團體提供照相機30,各照相機30帶有序列號,能夠根據序列號對是否是可在作物管理用系統中利用的照相機30進行判定(認證)。此外,通過限定可使用的照相機30,能夠抑制換算葉色值的測定結果的偏差,謀求測定結果的可靠性的提高。

此外,也可以,在沒有輸入序列號的情況下,將連接到智能手機1的照相機30設為無法使用,作物管理系統無法利用。例如,也可以將照相機30的購買設為作物管理系統的使用條件之一。

所屬團體是例如農協、農業法人等。根據該所屬團體,可對屬于團體的用戶進行接受來自由該所屬團體管理的終端60的建議等服務。

若將用戶信息輸入用戶信息的各輸入欄,則用戶注冊完成,用戶注冊處理結束。此外,在用戶注冊結束時成為已登錄的狀態。

在按壓了登錄按鈕的情況下,不進行用戶注冊處理,就進行登錄輸入處理(步驟B4)。在登錄輸入處理中,輸入到上述輸入欄的用戶ID和密碼被發送到管理服務器10,在管理服務器10中進行使用了用戶信息數據庫12的認證處理。在管理服務器10中,基于如上述那樣從智能手機1輸入的用戶ID和顧客ID從用戶信息數據庫12提取密碼,在所提取的密碼與所輸入的密碼一致的情況下允許登錄,在不一致的情況下拒絕登錄。

在登錄輸入處理結束了的智能手機1中開始認證處理(步驟B5),在從管理服務器10發送了上述的登錄的允許或拒絕的結果的情況下,顯示該結果。此外,在允許了登錄時,智能手機1成為登錄到管理服務器10的狀態,通過選擇由管理服務器10設定好的菜單,進行各處理。在拒絕了登錄的情況下,用戶進行作為賬戶的用戶ID和密碼的再次輸入,或結束作物管理用應用。

接著,對在啟動時的主畫面(啟動畫面)1a中初始設定按鈕1b被選擇時的處理進行說明。在智能手機1登錄到管理服務器10時,在初始設定還未完畢的情況下,在智能手機1中促使進行初始設定處理。此外,初始設定是否完畢與顧客ID相聯系地登記于用戶信息數據庫12,在登錄到管理服務器10時被確認。此外,如果在耕地信息數據庫13中沒有登記與顧客ID相對應的耕地,則不進行初始設定處理中的農田登記,確認是否進行初始設定處理。

在該初始設定處理中,基本上登記用戶干農活的農田的位置。此外,在利用作物管理系統進行施肥管理時,需要耕地信息中的農田的面積的數據等,但是,例如根據換算葉色值等對稻子等作物的生長狀態進行判斷,只要以獨自的方法進行施肥管理,就未必需要輸入各農田的信息作為耕地信息。此外,耕地信息的輸入可從設定畫面隨時進行。

在智能手機1的初始設定處理中,如圖12的流程圖所示,初始設定畫面顯示于顯示器(步驟C1)。在初始設定畫面中顯示是否進行農田登記的選擇畫面,在選擇畫面上用戶可輸入是否進行農田登記。基于用戶的輸入,利用智能手機1對是否進行農田登記進行判定(步驟C2)。若選擇不進行農田登記,則初始設定處理結束。另一方面,若選擇進行農田登記,則耕地信息的輸入欄被顯示,可由用戶輸入上述的農田的信息作為各耕地信息。此外,各用戶可登記多個農田。若將各耕地信息輸入耕地信息的輸入欄,則智能手機1將所輸入的耕地信息向管理服務器10發送,作為農田登記處理(步驟C3)。發送來的耕地信息與顧客ID(用戶ID)相聯系地登記于管理服務器10的耕地信息數據庫13。此外,在耕地信息數據庫13中,針對作為農田的單位的每塊登記農田。

在初始設定處理中輸入的作為耕地信息的農田的信息是每個農田(每塊)的地塊序列號、農田名、住所、地域名、農田的面積、農田的形狀的頂點(角)的數、各頂點的緯度和經度、所有者名字。農田名用于在用戶具有多個農田的情況下容易區別各農田,可任意地設定。此外,也可以能以用戶ID等和連號、字母等的組合自動地設定。農田的各地塊序列號在耕地信息數據庫13內成為不重復的唯一的數值,地塊序列號的設定可由例如管理服務器10參照耕地信息數據庫13不重復地進行。

用戶可以輸入農田的面積,但通過輸入上述的各頂點的位置,確定農田的形狀和尺寸,因此,也可以根據農田的形狀和尺寸算出農田的面積。地域名基本上是成為住所的市鎮村的名字,但在例如地域名被處理為米的品牌的情況下,也可以使用成為品牌的名字。

在作為農田的形狀的頂點的位置的緯度、經度的輸入中,也可以使用由例如智能手機1的GPS測定的當前所在地。

例如,在輸入了頂點的數之后,用戶持有智能手機1站立于各頂點,在智能手機1的初始設定畫面上按壓預定的按鈕,從而智能手機1輸入由GPS測定的當前位置。另外,也可以通過利用地圖應用而在地圖上觸摸頂點位置,從而輸入頂點位置。在該情況下,作為智能手機1的顯示,不僅單獨使用地圖,也可以使用航空照片。

由GPS單獨進行的當前所在地輸入有可能產生誤差,因此,也可以在利用GPS輸入了各農田的頂點的位置之后,使地圖應用的地圖上的所輸入的頂點的位置顯示,而在地圖上對位置進行修正。此外,在用戶已輸入有農田的面積、沒有根據由農田的頂點位置表示的形狀算出面積的情況下,即使頂點位置存在微小的誤差也沒有問題,因此,也可以不進行修正就使用GPS上的位置。

在1個農田的信息的輸入結束了的情況下,繼續使用戶輸入該農田的測定點,進行將所輸入的測定點信息登記于測定點D/B的處理(步驟C4)。測定點的輸入能夠以與前述的農田的形狀的頂點的位置的輸入方法同樣的方法輸入。SPAD換算值的測定需要定點觀測,因此,預先登記測定點。測定點以所輸入的順序被賦予測定點編號。

在1個農田的信息的輸入結束了的情況下,在初始設定畫面顯示選擇是否輸入下一個農田的信息的畫面,因此,用戶選擇是否還輸入另一農田的信息。

在智能手機1中,對是否繼續輸入下一個農田的信息進行判定(步驟C5),在不進行下一個農田的信息的輸入的情況下,結束初始設定處理,在進行下一個農田的信息的輸入的情況下,返回步驟C3之前的輸入農田的信息的狀態,輸入下一個農田的信息。

在作物管理系統中,在初始設定結束了的狀態下,用戶定期地進行換算葉色值的測定,判定測定到的換算葉色值相對于葉色基準值是大還是小,除了該換算葉色值的數據以外,將作為栽培信息的作物(稻子)的品種、作物的生長程度、作物的栽培密度等的測定值從智能手機1輸入管理服務器10的測定值數據庫15。另外,在進行了施加肥料、或撒農藥的農活的情況下,將該農活作為栽培信息登記于栽培信息數據庫14。

該栽培信息的輸入在作物管理處理的栽培信息輸入模式下進行。栽培信息的輸入需要農田的信息,可在初始設定處理后利用。通過在上述的主畫面1a上觸摸栽培信息輸入按鈕1d,開始作物管理處理的栽培信息輸入模式。

接著,對在啟動時的主畫面(啟動畫面)1a中栽培信息輸入模式按鈕1d被選擇了時的處理進行說明。如圖13的流程圖所示,在栽培信息輸入處理中,進行確定農田的數據的輸入,例如農田名的輸入欄顯示于智能手機1的栽培信息輸入畫面(步驟D1),通過用戶敲入農田名,農田名從智能手機1向管理服務器10發送(步驟D2)。此外,智能手機1已登錄于管理服務器10,因此,也可以是該用戶所擁有、占有、負責的農田名顯示于畫面上,由用戶進行選擇。另外,此時,表示當前的年月日的數據從智能手機1向管理服務器10發送。此外,年月日的數據是當前的年度、公歷、日本歷中的任一可知的數據即可,也可以利用管理服務器10側的時鐘功能求出。

在栽培信息數據庫14中,在每一塊農田,還在每一年度登記有各農田的栽培信息作為1個記錄的數據,各記錄與顧客ID相聯系,并且與可確定農田的上述的農田的地塊序列號和年度相聯系。因而,若表示農田名和年度的數據從登錄而識別了顧客ID的智能手機1向管理服務器10發送,則在管理服務器10中,參照耕地信息數據庫13來對與農田名相對應的農田被登記的情況進行確認,根據顧客ID、從耕地信息數據庫13提取到的地塊序列號、當前的年度,提取栽培信息數據庫14的針對每個農田和年度存儲為1個記錄的栽培信息。

在栽培信息數據庫14中是否具有與上述的顧客ID、地塊序列號、年度相對應的栽培信息的記錄,從管理服務器10向智能手機1發送。在智能手機1中,根據來自管理服務器10的通知,判定有無與上述的顧客ID、地塊序列號、年度相對應的記錄(步驟D3)。

在沒有與農田和當前的年度相對應的栽培信息的記錄的情況下,進行新的記錄的制作和登記(步驟D4)。

在該情況下,從智能手機1請求新的記錄的制作,利用管理服務器10在栽培信息數據庫14制作新的記錄。

在制作新的記錄時,在新的記錄中與在記錄制作時登錄并選擇了栽培信息輸入處理的智能手機1相對應地登記顧客ID,并且,基于上述的農田名登記耕地信息數據庫13上的地塊序列號,還登記當前的年度。通常,在年初制作新的記錄,作為那時已決定的信息,輸入例如米品種。可根據在該新的記錄制作時所登記的顧客ID、地塊序列號、年度,隨后在栽培信息數據庫中對栽培信息進行檢索,可在恰當的時期進行未輸入的栽培信息的輸入。

在存在與上述的顧客ID、地塊序列號、年度的信息相對應的栽培信息的記錄的情況下,利用管理服務器10從栽培信息數據庫14提取符合的栽培信息的記錄,將記錄向智能手機1發送(步驟D5)。

在登記了栽培信息的新的記錄的情況和栽培信息的記錄被提取的情況下,成為在智能手機1接收到記錄的狀態,利用記錄的栽培信息檢查是否向應該輸入數據的各基本項目輸入了數據(步驟D6)。此外,應該輸入的項目是預先設定好的隨后論述的基本項目。另外,該檢查也可以不是由智能手機1而是由管理服務器10進行。例如,在最初制作了新的記錄的情況下,請求米品種、每坪面積的株數等信息作為輸入項目。之后,在畫面上輸出促使根據時期需要輸入的項目的輸入的信息。

應該輸入栽培信息數據庫14的數據的基本項目是米品種、每坪面積的株數、插秧日、出穗日預測、收獲日、產量(Kg)、每單位面積的產量(Kg/m2)、等級、平均水分量(%)、平均蛋白質質量(%)。米品種是例如越光、秋田小町等品種。此外,其中,如上述那樣作物為米,但在作物為米以外的作物的情況下,登記作物的品種。

每坪面積的株數是指,例如與在插秧時一束一束地插秧的苗的束的每單位面積的數相當的數。一株含有多個稻子的莖,該每一株的莖數從苗的階段起依次增加。插秧日是插秧的日子,在由作物管理系統對農活進行管理方面,優選在插秧日前后輸入栽培信息來對稻子的栽培進行管理。

出穗預測日是預測稻子出穗的日子,基于地域和插秧日決定。基本上,由地域的自治體、農協進行預測,各地域的農業從業人員可知曉。此外,也可以根據地域和插秧日由管理服務器10自動輸入。

收獲日是在實際上收獲的日子以后登記的,因此是應該輸入的數據的項目,但實際上在栽培期間并不輸入。此外,收獲日的數據作為栽培信息的本年度之前的年度的數據而殘留,作為過去的信息可利用于次年以后的栽培。另外,在栽培信息數據庫14中,輸入在收獲后確定的數據,產量(Kg)、每單位面積的產量(Kg/m2)、等級、平均水分量(%)、平均蛋白質質量(%)等數據在收獲后進行的檢查之后被輸入。

在栽培信息數據庫14中除了存儲有上述的基本項目的信息之外,還存儲已干的農活,可輸入與例如施肥日、撒農藥日相關聯地表示已施加的肥料的實施項目代碼和施加量、表示農藥的實施項目代碼和撒藥量。在栽培信息數據庫14中,針對各種肥料、各種農藥設定有代碼作為農活的實施項目,能以實施項目的代碼確定肥料、農藥。此外,農活并不限于肥料、農藥,能夠包括各種農活,設定農活的代碼即可。作為農活,能夠設為可登記水相對于田地的出入、對米以外的作物澆水時的水量、除草、給果實加袋等實際上進行的農活的全部。

在智能手機1中,可利用上述應該輸入的項目的檢查來對是否存在應該輸入的項目進行判定(步驟D7)。此外,在如上述那樣由管理服務器10進行了檢查的情況下,檢查結果的判定也可由管理服務器10進行。

在應該輸入的基本項目中存在栽培信息未輸入的項目的情況下,基本項目的輸入畫面顯示于智能手機1上,栽培信息可輸入于未輸入的項目(步驟D8)。基本上,收獲日在栽培中未輸入,直到被收獲為止顯示基本項目的輸入畫面,但可跳過基本項目的輸入畫面。另外,栽培信息的每個農田的記錄進行了新的登記的情況下,存在未輸入的基本項目,將栽培信息的基本項目輸入。

在輸入了基本項目的情況下,在基本項目的輸入被跳過的情況下,在沒有應該輸入的基本項目的情況下,使智能手機1顯示用于輸入上述農活的項目的栽培信息輸入畫面(步驟D9)。在智能手機1中,可輸入農活的信息,在農活的輸入欄可輸入已實施的日期、實施項目的代碼、與已實施的內容相關的數值(例如,肥料、農藥、水等的量)(步驟D10)。

此外,對于栽培信息的輸入,各栽培信息的輸入欄顯示于智能手機1的栽培信息輸入畫面,由用戶進行上述的實施項目的代碼等栽培信息的輸入。若栽培信息輸入于輸入欄,則所輸入的栽培信息從智能手機1向管理服務器10發送,向管理服務器10的栽培信息數據庫14輸入栽培信息(步驟D11)。

接著,參照圖14的流程圖對在啟動時的主畫面(啟動畫面)1a中測定判定模式按鈕1c被選擇了時的處理進行說明。在本實施方式中,作為對作物的生長狀態進行測定的指標,對葉的換算葉色值、作物的作物高度、一株中的莖數進行了測定。作物的作物高度用于表示作物的生長狀態,在例如像米那樣不是收獲葉、莖而是收獲作為谷物的谷粒的情況下,作物高度和收獲量并不成正比。特別是在稻子中,若作物高度長得過高,則倒伏的概率變高,對稻米的收獲量、品質帶來不良影響。

葉色值基本上依賴于葉綠素濃度,葉綠素濃度依賴于氮量。即,如果作為肥料的氮量充分,則葉色值成為較大的值,如果氮量不充分,則葉色值成為較小的值。在葉色值的情況下,與表示充分的濃度的狀態相比,即使進一步變濃,并不限于對米的收獲量等帶來好的影響,基本上優選葉色值、即綠色的濃度成為適度的濃度。與各品種和時期相對應的葉色基準值,用于表示例如適合于收獲更多高品質的米的葉色值。一株中的莖數如上述那樣在插秧后增加,由于莖數的增加,肥料等的需要量增加。

若如上述那樣按壓顯示于智能手機1的主畫面1a的測定判定按鈕1c,則開始作物管理處理的測定判定模式。雖未圖示,但最初用戶選擇農田。這由用戶的農田一覽表畫面顯示于畫面,用戶觸摸并選擇來決定。通過選擇農田,服務器上的耕地信息D/B和測定點D/B被檢索,取得農田的信息和測定點的信息,在畫面上顯示所選擇的農田的形狀,在其上顯示測定點的位置。以后的作物管理處理的測定判定處理,進行所選擇的農田的測定點的數。首先,若用戶觸摸并選擇測定點,則在智能手機1中,在換算葉色值的測定之前顯示稻子的作物高度的輸入欄和每一株的莖數的輸入欄。由此,若用戶在智能手機1上輸入稻子的作物高度和每一株的莖數,則在智能手機1存儲這些作物高度和莖數(步驟E1)。

接著,通過利用連接到智能手機1的照相機30對稻子的葉進行拍攝,將葉的圖像數據從照相機30向智能手機1輸入(步驟E2)。此時,在自然光被遮擋的狀態下利用LED的照明光對葉進行拍攝。由此,能夠抑制自然光的影響,并且在利用LED照明進行拍攝時利用偏振板抑制來自葉的表面的直接的反射光,從而防止來自較近的位置的LED的照明的反射光發白地映出。也可以在拍攝前在智能手機上顯示表示當前所在地和測定點的地圖來將用戶向準確的位置引導,以便能夠在指定好的測定點進行拍攝。或者、也可以進行“稍微向前方○m”、“向斜前方○m”這樣的聲音引導。

在智能手機1中,與拍攝數據的輸入相對應地,根據內部的GPS功能讀取當前的位置的緯度和經度,并且利用內部的時鐘功能讀取當前的時刻(包括年、月、日),與圖像數據相關聯地存儲位置、日期時間(步驟E3)。此外,在所讀取的當前的位置的緯度和經度距當前選擇的測定點1m以上的情況下,作為輸入錯誤而將錯誤信息輸出。或者,也可以在判斷為距登記于該農田的任一個測定點1m以內的情況下,設為存在測定點的輸入錯誤,將所輸入的測定點設為該最近的測定點而進行以下的處理。

另外,智能手機1對輸出天氣的信息的網站進行訪問,讀取包括由上述的GPS讀取的當前所在地在內或附近的地域的當前的天氣(步驟E4)。接著,進行用于根據圖像數據算出換算葉色值的圖像分析(步驟E5)。基本上,如上述那樣進行根據圖像數據求出R、G、B、灰度的各值的代表值的處理。此外,該處理既可以由例如照相機30進行,也可以由智能手機1進行。

接著,使用上述的相關式來算出換算葉色值和所求出來的R、G、B、灰度的值(步驟E6)。在此,換算葉色值根據與SPAD值之間的相關求出,成為與SPAD值近似的值。該換算葉色值(SPAD換算值)可利用為SPAD值,并且,也可轉換成可由色標設想的色標換算值。基本上在地方自治體、農協等所提供的數據中,使用了色標值和SPAD值,可使用根據圖像數據求出來的換算葉色值(色標換算值和SPAD換算值)來進行基于所提供的數據的判定。

若換算葉色值的1個測定點處的測定結束,則如圖15所示,測定結果顯示于智能手機1的畫面5b(1)(測定顯示模式畫面)。此外,霍奇克斯式訂書機狀的照相機30夾著葉而開關35接通,從而自動進行拍攝。此時利用連接有照相機30的智能手機1輸出快門聲音,并且產生振動(1秒鐘)。

在畫面5b(1)上進行拍攝而得到的圖像數據的顯示5c。該顯示5c用于表示葉的表面,是暗示例如換算葉色值的綠的彩色圖像。另外。在畫面5b(1)進行作為圖像數據的顏色的平均值(代表值)的R、G、B、灰度(Gray)的值的顯示5d、從這些值算出的SPAD換算值的顯示5e、從SPAD換算值換算的色標換算值的顯示5f。另外,在1個測定點進行設定好的次數的測定,求出各測定點的SPAD換算值和色標換算值的平均,進行從應該拍攝的設定好的次數除去拍攝次數而剩余的拍攝次數的顯示5g。另外,在畫面5b(1)顯示有快門按鈕1h,即使不夾著葉而接通開關35,通過使手指觸摸畫面5b(1)的快門按鈕1h也可進行拍攝。由此,也可進行作為像葉那樣薄的形狀以外的作物的根菜、水果等的表面的拍攝。

如圖16所示,若在1個測定點處設定好的次數的拍攝結束,則在智能手機1進行測定結果顯示1i。該顯示中,顯示作為設定好的測定次數的各測定中的測定值的SPAD換算值和色標換算值,并且,測定它們的平均值。此外,在異常值存在于平均之前的測定值那樣的情況下,也可進行再次測定,例如,若觸摸1個測定值并觸摸畫面上的變更,則可再次進行拍攝。如果沒有問題,就觸摸登記,將測定值和平均值等數據向管理服務器10發送并存儲。此外,可將測定者在測定時注意到的點記載為注釋,在數據的登記時也存儲注釋。

接著,如上述那樣將輸入的位置和月日的數據向管理服務器10發送。在管理服務器10中,基于稻子的品種、位置和月日從葉色基準值數據庫16提取葉色基準值,并向智能手機1發送。在智能手機1中,能夠獲得葉色基準值(步驟E7)。

此外,也可以在本步驟E7中,照相機以有線或者無線方式連接到智能手機時取得被存儲到照相機內部的存儲器的照相機的序列號,在將上述數據向服務器轉送時同時轉送,在服務器中對接收到照相機的序列號和儲存到用戶信息D/B的照相機序列號進行比較,在不一致的情況下,作為不恰當的訪問請求而答復智能手機,在智能手機中輸出錯誤信息,不進行之后的處理。由此,能夠防止不恰當的訪問、由不恰當的照相機向服務器登記圖像以及SPAD換算值,能夠進行下一年度的葉色基準值的適當的決定。

在葉色基準值數據庫16中,與品種和日期相對應地如圖14的圖表所示那樣登記有作為標準(基準)的葉色值的葉色基準值,通過輸入品種和日期,能夠提取葉色基準值。在智能手機1中,對通過測定而從圖像數據得到的換算葉色值和從葉色基準值數據庫得到的葉色基準值進行比較(步驟E8)。此外,在此,葉色值的值越大,顏色越濃。

比較結果如下:測定值和基準值大致相同且測定值相對于基準值處于容許范圍的情況(步驟E9);超過容許范圍而測定值比基準值大的情況(步驟E10);超過容許范圍而測定值比基準值小的情況(步驟E11)。

在基準值和測定值處于容許范圍內的情況下,栽培著的稻子的換算葉色值與葉色基準值大致相等,因此,順利地生長,可利用例如智能手機1進行表示稻子的生長順利的情況的顯示(步驟E9)。在測定值超過容許范圍并比基準值大的情況下,即顏色較濃的情況下,氮肥過多的可能性較高,利用智能手機1進行控制肥料、或者觀察稻子的狀況那樣喚起注意的顯示(步驟E10)。在測定值超過容許范圍并比基準值小的情況下,想到氮不足,優選施加氮肥,為了決定肥料的量,使用測定值和基準值來對管理服務器10的農業、肥料數據庫17進行檢索(步驟E11)。在該情況下,除了換算葉色值的測定值和基準值之外,還輸入稻子的品種、農田的地域、插秧日、當前的日期等。在農業、肥料數據庫17中按照每個品種和每個地域存儲有基準值與測定值之差、從插秧日到當前的經過天數、施肥量的表格數據。在表格數據中,根據基準值與測定值之差、從插秧日起的經過天數求出施肥量。

施肥量成為設定好的種類的肥料的農田的每單位面積的重量。從農業、肥料數據庫17提取出的施肥量乘以例如登記到耕地信息數據庫13的面積。由此,算出每單位面積的施肥量和每一農田的施肥量。在該情況下,也可以基于栽培信息數據庫14的每單位面積(坪)的株數、測定值數據庫15的每株的莖數、作物高度等數據對施肥量進行修正。也可以是,例如,莖數和作物高度與月日相對應地設定基準值,株數也設定基準值,在莖數和株數比基準值多的情況下,以使施肥量增加的方式進行修正,在作物高度較高的情況下,以使施肥量減少的方式進行修正。

決定好的每單位面積的施肥量和每一農田的施肥量由例如管理服務器10算出,并向智能手機1發送(步驟E12),由智能手機1顯示(步驟E13)。此外,在基于所顯示的施肥量數據實際進行了施肥的情況下,選擇前述的栽培信息輸入模式而對施肥的實施進行存儲。在基于上述那樣的測定值與基準值之間的比較結果的處理結束時,將測定到的各種值按照每個農田(每個地塊序列號)登記于測定值數據庫15(步驟E14)。

即,可在測定值數據庫15中登記顧客ID、地塊序列號、拍攝日期時間、測定場所(GPS)、天氣、氣溫、彩色圖像、換算葉色值(換算好的測定結果)、基準值、作物高度值、每一株的莖數、R值、G值、B值、灰度(Y)值、診斷結果等。

存儲到該測定值數據庫15的數據可從基本上利用顧客ID和密碼認證了的用戶的智能手機1閱覽,并且,可從運營作物管理系統的團體、例如地方自治體、農協、農業法人等的終端60閱覽,并可利用數據。在該情況下,可對多個用戶的各農田的數據進行比較。

對從用戶的智能手機1可閱覽的畫面顯示進行說明。使用了測定值數據庫15的數據的處理中存在上述的作物管理處理的葉色值履歷顯示模式。如上述那樣若在主畫面1a按壓葉色值履歷顯示按鈕1e,則如圖17所示,顯示可對測定值的過去的數據(履歷)和基準值的過去的數據(履歷)進行比較的畫面。

在該情況下,能夠看到隨著時間的經過而變動的基準值和測定值這兩者,因此,在例如測定值比基準值低的狀態下使施肥量增加了的情況下,可進行之后測定值也沒有達到基準值的情況、大致達到基準值的情況、超過基準值的情況等的觀察,根據這些內容,可求出對應于測定值與基準值之差的最佳的施肥量等。此外,在圖17中顯示登記到栽培信息數據庫14的施肥、撒農藥的日期、肥料、農藥的使用量。這些施肥、撒農藥的顯示與進行這些的日期相對應地顯示于圖表的時間軸上。由此,能夠容易地確認肥料、農藥對測定值的影響。

另外,在本畫面中,使圖17的圖表的背景顏色顯示成同換算葉色值(SPAD換算值)的測定值與基準值之差的變化相對應地變化。即,按照時間軸的每個預定期間將圖表的背景分成塊,將各塊的背景顏色設為同測定值與基準值之差值相對應地預先設定好的顏色并顯示。由此,能夠視覺地確認測定值與基準值之差。此時,優選未測定的時期的顏色根據前后的測定日的顏色補充并推測來進行著色。此時,基準值也呈帶狀地顯示于圖表的上方或者下方,并表現為漸變,由此能夠利用顏色的不同視覺地識別基準值與測定值的不同。

另外,對于由用戶選擇好的農田,使用針對全部測定點測定并算出的SPAD換算值的數據、和用戶從上方利用智能手機1的照相機功能對農田整體進行拍攝而得到的圖像,在智能手機1的畫面上顯示農田的外形形狀,顯示每個測定點的SPAD換算值的測定值和基準值,根據每個測定點的SPAD換算值和顯示于農田拍攝圖像的色彩狀況對農田整個區域的SPAD換算值分布進行推測,將顯示了以顏色區分的方式涂抹顯示與基準值之差的圖像的圖表示在圖18中。其中,對由智能手機1拍攝到的圖像中的農田進行識別。此時,利用智能手機1的基于GPS等的位置測定功能來決定農田的拍攝位置,并且,利用田埂等來對農田的形狀進行圖像識別,且根據上述農田的形狀的頂點位置來對農田的范圍進行識別。此外,用戶也可以在智能手機1的畫面上輸入所拍攝到的圖像上的農田的范圍。在該情況下,通過例如在農田的圖像上觸摸上述的形狀的頂點位置來輸入農田的范圍。

接著,在智能手機1中,在圖像數據上設定如上述那樣進行了測定的測定點的位置。在該情況下,使用上述的測定點的緯度和經度。在農田的圖像數據中,以圖像上的顏色的不同將農田劃分成多個區域。此時,使用例如圖像數據的RGB的各值、根據RGB求出的與色差、亮度等有關的值中的與SPAD值的相關性較高的值。例如,也可以使用G的值、根據RGB的值求出的與亮度有關的灰度的值。另外,也可以根據各像素的RGB的值、灰度的值利用上述的相關式求出臨時的SPAD換算值并使用。

在使用上述的值(例如,G的值)來劃分成各區域的方法,能夠使用例如任意方法,對各測定點處的圖像數據上的G的值進行排序而以值的大小順序排列,將相鄰的G的各值的中間值作為閾值,將包含各測定點的G的值的G的值的范圍設定為按照閾值劃分開的范圍,基于圖像數據的各像素的G的值將各像素劃分成各范圍的區域。

劃分好的各區域利用所含有的測定點的測定值與基準值之差的值的大小來進行顏色區分。另外,也可以不對與基準值之差、而對農田整個區域的SPAD換算值分布進行涂抹顯示。在該畫面上的測定點所在的場所,與該SPAD的測定值一起顯示有×標記等標記。

接著,對顯示于運營作物管理系統的團體、例如地方自治體、農協、農業法人等的終端60的畫面進行說明。如上述那樣,在終端60中,注冊于作物管理服務器10,因此,例如,如圖19所示,在地圖上也可對農田內的全部測定點的測定值的平均值與基準值之差的不同進行顏色區分來顯示被登記于作物管理系統的各農田的區域。在該情況下,在大致相同的地域內可分清與基準值幾乎沒有差的農田和與基準值之差較大的農田,可向基準值與測定值之差較大的農田的用戶的智能手機1發送促使注意那樣的消息等。

另外,通過對各農田的基準值與測定值之差、各農田的米的生產量、米的品質等進行比較,可使基準值接近米的生產量較高且米的品質較高的農田的測定值。由此,可將基準值改善成更適合的值。此外,圖17~圖19的顏色區分表示與基準葉色值之差,但也可以設為表示換算葉色值(SPAD換算值)的測定值的顏色區分(直接表現葉色,或者與換算葉色值相應的顏色區分)。

接著,說明本發明的第3實施方式。

第3實施方式說明在第1實施方式的植物信息取得系統以及第2實施方式的作物管理系統中用于對所述顏色信息、植物信息的異常值進行檢測并將該異常值刪除的方法。

在例如熟練的農業從業人員利用葉綠素計對SPAD值進行測定那樣的情況下,存在如下情況:根據稻子的基于視覺的顏色感覺和作為測定結果的SPAD值,測定結果判斷為異常而重新測定,異常對作物管理的影響被排除的可能性較高。不過,對于沒有進行測定的農業從業人員來說,發現異常值未必容易。因此,在植物信息取得系統和作物管系統中,在照相機30或智能手機1中對所測定的顏色信息、植物信息的異常值進行檢測。

在本實施方式中,在與圖32所示的3個異常的原因相對應的異常值的檢測方法中,在滿足3個異常值判定條件的任一個的情況下作為異常值。第1異常判定條件是如下條件:在照相機30的拍攝范圍中的預定范圍內對被攝體進行了拍攝的情況下,對拍攝位置偏離而預定范圍的一部分從被攝體偏離、或與被攝體的側緣部重疊的情況下的異常進行判定。在此,預定范圍是例如2mm×2mm且180像素×180像素程度的范圍。因而,存在例如比稻子的葉的寬度足夠小、但由于拍攝方法而葉與預定范圍整體不重疊的情況。在該情況下得到的矩形的預定范圍的圖像的四角中的某一個成為從被攝體偏離了的狀態,圖像的從被攝體偏離了的角部分比其他部分變暗(顏色變濃)、或變亮(顏色變淡)。

因而,在第1異常值判定條件下,從預定范圍的4角部分的像素取得RGB值,求出各個角部分的換算葉色值。在此,在將黃色換算值設為葉色色標的讀取值的換算值的情況下,在4角部分的換算葉色值小于1、或超過7的情況下,將利用該測定獲得的預定范圍整體的顏色信息、換算葉色值判定為異常值。

即,對于異常值判定條件,在矩形的預定范圍的4角部分分別求出換算葉色值,在即使該葉色換算值的1個超過預定的上限值或預定的下限值的情況下,將作為該測定時的測定結果的換算葉色值判定為異常值。在圖32中,在用于說明第1異常值判定條件的圖像中,在1~4這4個角部,僅在1個角部換算葉色值超過7而成為9以上,預定范圍整體的換算葉色值被判定為異常值。此外,用于異常判定的并不限于換算葉色值,也可以將求出葉色換算值所使用的作為測定結果的RGB、灰度值(平均值)中的任一個單獨或多個組合,與設定好的單獨或多個閾值(上限值、下限值)進行比較來進行判定。

第2異常值判定條件主要用于對在拍攝時未充分地遮光而自然光進入的情況下的異常值進行判定。在本實施方式中,夾著葉并遮光來進行拍攝,但存在如下情況:由于葉的表面不是平面而成為曲面,遮光并未充分地進行,自然光進入,圖像比正常時變亮(顏色變淡)。第2異常值判定條件用于將圖像(顏色信息)如此變亮的情況檢測為異常。此外,自然光成為主要從上述的矩形的預定范圍的1側緣部進入的狀態,在矩形的圖像中主要是1側緣部變亮。如圖32的第2異常值判定條件的項目所示那樣,在藍B的亮度值(代表值)成為作為閾值的75(0~255的范圍)以上的情況下,將所求出的換算葉色值判定為異常。此外,在對綠葉進行計量的情況下,在自然光被充分地遮斷了的狀態和如圖32所示那樣自然光進入了的狀態下,藍B的亮度值的變化比其他顏色的亮度值的變化大,易于知曉自然光的有無,因此,利用藍B的亮度來判定異常值。此外,在圖32中,示出各顏色的平均的亮度值和判定為異常的情況下的亮度值,藍B的亮度的變化量明顯比其他顏色的亮度的變化量大。

此外,作為異常值判定條件,也可以不判定藍B的亮度值,而是判定其他顏色的亮度值、全色(白)的亮度值是否超過閾值。也可以設為參照矩形的預定范圍的4個側緣部的藍、其他亮度值而對是否超過閾值進行判定。

第3異常值判定條件是由葉的污垢、傷痕等決定的條件、對由其他原因導致的異常值進行檢測的條件,根據多次測定結果求出RGB、灰度值的標準偏差σ,將作為超過例如2σ的范圍的測定結果的換算葉色值判定為異常。此外,在由葉色色標、葉綠素計進行的葉色值的測定中,例如,在1個農田中選擇10株稻子,在每一株中對展開第2葉的葉色值進行測定的情況較多。因此,在本申請實施方式,也只要在一下子的測定中獲得10個換算葉色值,就能夠求出標準偏差σ來進行異常值的檢測。對于檢測,即使是RGB、灰度值的一個超過了上述的范圍的情況下,也判定為異常。或者也可以僅對RG、或者RGB的計算值灰度進行判定。

以下,參照圖33的流程圖對異常值判定處理進行說明。此外,異常值判定處理可由例如智能手機1進行,但也可以在照相機30設置異常值判定處理的功能。在異常值判定處理中,首先,設定測定次數(步驟F1)。如上述那樣一下子的測定中,可進行例如10次測定。

接著,開始由照相機30進行的測定(拍攝)(步驟F2),照相機30進行拍攝(步驟F3)。實際上,在測定開始,智能手機1側等待依次從照相機30輸入圖像信號的狀態下,從照相機30依次輸入圖像信號等。輸入的圖像信號被存儲于智能手機1側。此外,在將異常值去除后進行再次測定的情況下,在將作為異常值的圖像信號等的測定結果刪除之后存儲新的圖像信號。

根據圖像信號算出預定范圍的各像素的R、G、B、灰度的值而求出作為各像素的代表值的平均值并將其作為顏色信息,并且根據顏色信息算出換算葉色值(步驟F4)。此時,求出預定范圍整體的顏色信息以及換算葉色值,并且求出4角部分的顏色信息和換算葉色值。此外,各像素的平均值,只要求出例如綠G的平均值和灰度的平均值即可,在此,為了異常值判定,進一步求出藍B的平均值(代表值)。此外,RGB的平均值的算出既可以由照相機30進行,也可以由智能手機1進行。

接著,對拍攝范圍的矩形的預定范圍的四角部分的換算葉色值是否超過預定的上限值或預定的下限值進行判定(步驟F5)。

在上限值和下限值都沒有超過的情況下,對藍B的平均值是否超過預定的閾值進行判定(步驟F6)。

在步驟F5中矩形的預定范圍的圖像的角部分的換算葉色值超過上限值或下限值的情況下、和在步驟F6中藍B的平均值超過預定的閾值的情況下,在智能手機1中進行錯誤顯示(步驟F7)。例如,在智能手機1的顯示器顯示產生了異常值的情況,通知再次測定。用戶基本上反復進行拍攝直到設定好的次數的拍攝結束為止,在步驟F5、步驟F6中判定為異常的情況下,測定次數不遞增,就在步驟F7中通知錯誤,轉向步驟3而等待從照相機30輸入下一個圖像信號。

在步驟F6中判定為藍的顏色信息正常的情況下,使測定次數增加1,對測定次數是否成為上述設定好的次數進行判定(步驟F8)。在沒有達到設定好的次數的情況下,轉向步驟F3而在下一個基于照相機30的拍攝的圖像信號輸入時存儲圖像信號,轉向步驟F4。

在步驟F8中,在測定次數達到了設定好的次數的情況下,求出所測定到的全部的換算葉色值的RGB、灰度值的標準偏差σ和平均值(步驟F9),接著對是否存在相對于換算葉色值的平均值超過例如2σ的范圍的換算葉色值進行判定(步驟F10)。

在沒有超過2σ的范圍的換算葉色值的情況下,對其進行確認(步驟F11),將測定到的換算葉色值登記于智能手機1(步驟F12)。

另外,在步驟F10中存在超過2σ的葉色值的情況下,將表示存在異常值的警告進行顯示(步驟F13)。接著,在將異常值去除時,使用戶利用按鈕的按下等表示是否為了獲得替代異常值的測定值而進行再次測定的意思,并判定是否進行再次測定(步驟F14)。在判定為用戶進行了表示不進行再次測定的輸入的情況下,轉向步驟F12,將全部測定結果登記于智能手機1。此外,既可以將超過上述的2σ的范圍的測定結果排除,也可以詢問用戶是否登記,來使用戶決定是否登記。此外,對于異常檢測,在即使是RGB、灰度值的1個超過的情況下也判定為異常。或者也可以僅對RG、或者RGB的計算值灰度進行判定。

在步驟F14中,判定為選用戶擇了再次測定的情況下,例如,將按測定順序附加了編號的圖像信號等測定結果中的判定為異常值的測定結果的編號輸入(步驟F15)。接著,返回步驟F3而利用照相機30進行拍攝。此時,在將拍攝而得到的圖像信號等向智能手機1登記時,將與輸入的編號相對應的成為異常值的圖像信號、顏色信息、葉色換算值等刪除。

根據這樣的異常判定處理,即使用戶不對測定結果是否異常進行判斷,也利用智能手機1對是否是異常值進行判定并刪除異常值,因此,即使是難以進行異常值的判定的用戶,也能夠安心地進行測定。另外,能夠以較高的概率排除異常值,因此,作為測定結果的換算葉色值的可靠性變高,能夠減少由測定者的不同導致的測定結果的差異。

接著,說明本發明的第4實施方式。

本實施方式表示上述的植物信息取得系統或作物管理系統中,如上述那樣求出的換算葉色值在智能手機1中的顯示方法。上述的照相機30以可輸出圖像信號、顏色信息的方式與智能手機1連接。此外,顏色信息也可以在智能手機1側根據圖像信號算出。

圖34表示利用照相機30進行拍攝過程中的智能手機1的顯示畫面(顯示設備)102,在顯示畫面102中,包括從照相機30輸出的圖像信號顯示為上述的預定范圍的動畫的拍攝動畫顯示部103和顯示畫面102的下側的比較對象顯示部104,在該比較對象顯示部104中,成為比較對象的已進行拍攝而得到的圖像數據顯示為靜止畫(照片)。另外,如上述那樣以設定好的次數連續進行拍攝,因此,在此次拍攝之前已拍攝的靜止畫顯示于比較對象顯示部104。在此,例如,如上述那樣一下子進行10次測定(拍攝),在圖34中,在第7次拍攝時,成為第6次拍攝結果的靜止畫顯示于比較對象顯示部104。此外,在顯示畫面102的下部顯示葉色色標的讀取值的換算值(葉色值)和SPAD換算值(SPAD值)。因而,用戶能以數值和顏色識別測定結果。另外,在顯示畫面102的上側顯示預先登記有位置的農田名和表示農田內的地區的記號。這利用智能手機1的GPS功能根據位置對農田名和地區的記號進行檢索來顯示。此外,也可以在比較對象顯示部104不顯示顏色地顯示拍攝而得到的靜止圖像。

在將圖34的智能手機1的顯示畫面102設為通常模式的畫面的情況下,圖35成為比較模式的顯示畫面102,除了比較對象顯示部104之外,還顯示第2比較對象顯示部105。可在第2比較對象顯示部105顯示被登記于智能手機1或者數據管理服務器10等的外部數據庫的其他農田、不同年度的顏色信息(RGB值的代表值)的顏色、圖像,能夠對例如生長良好的成為模范的顏色、其他農田的狀態的顏色、圖像與當前拍攝的圖像進行比較。此外,設為上述的全面涂敷狀態的單色的顏色圖像是將根據例如在求出上述的葉色換算值時拍攝而得到的圖像數據算出來的RGB值的平均值(代表值)設為顏色的圖像。另外,成為比較對象的顏色(RGB值的平均值)的數據,也可以是從例如地方自治體、農協、其他組織提供的,或運營管理服務器10的組織使用本實施方式中的照相機30收集到的。

圖36是將在一下子的測定中所測定到的多個結果顯示于1個顯示畫面102的結果顯示部106的圖,作為各測定的測定結果,可顯示多個葉色色標的換算值(葉色值)和SPAD換算值,并且,與這些相對應地將作為上述RGB值的代表值的顏色信息顯示為顏色。

由此,能以數值和顏色來確認一系列的測定結果,也能夠通過視覺來確認測定結果。此外,在結果顯示部106中,能夠以手動并通過再次測定來將認為異常的測定結果變更,并且能夠以手動進行測定結果的登記。

圖37是表示用于以靜止畫(照片)對多個測定結果和成為比較對象的過去的測定數據等進行比較的顯示畫面102的圖,在顯示畫面102的數據比較部107,按照每個測定結果,在測定結果顯示部108顯示靜止畫。另外,在比較照片顯示部108a顯示作為成為比較對象的測定數據的靜止畫。在此,成為比較對象的靜止畫例如是如下內容:1、同一農田的前次測定結果;2.同一農田的過去的同一時期的測定結果;3.另一農田的同一時期的測定結果;4.該地區的基準農田的同一時期的測定結果;5.該地區的模范農戶的同一時期的測定結果、6.該縣在該時期所推薦的基準的葉色值等。此外,第六個不是照片,而是以上述那樣的RGB的平均值表示的顏色。另外,在平均值顯示部109顯示將作為上述的各測定結果的RGB的平均值進一步平均而得到的平均值的顏色圖像,并且,在基準值顯示部110顯示成為基準值的RGB值的顏色的圖像。成為基準值的顏色是指,例如從公共機關供給、且認為在現狀下最佳的生長狀態的顏色信息。此外,成為基準值的顏色、換算葉色值也可以是基于例如過去的結果、來自公共機關的成為基準的指標、該地域的作物的平均值、該地域的優秀的生產者的栽培結果等的顏色、換算葉色值。

對于作為上述的RGB的平均值的顏色的求出方法,在例如圖像數據具有計32400像素(180像素×180像素)的情況下,若算出各像素的RGB值,則獲得合計32400個RGB的各亮度值。若RGB的各亮度值的合計除以像素數(32400像素),則可求出平均。

此外,對于測定結果,在以上述那樣的RGB的平均值的全面涂敷狀態的顏色顯示成為比較對象的測定數據的情況下、或在根據作為測定結果的RGB、灰度的平均值求出換算葉色值的情況下,在例如照相機30的機種、生產廠家不同的情況下,圖像處理不同,因此,除了拍攝傳感器、光源、光學系統等的個體差異之外,還由于圖像處理的工藝、參數的設定等的不同,形成的圖像信號變化。因而,在準確地進行成為拍攝對象的植物的顏色、基于顏色的換算葉色值的比較方面,優選如上述那樣對相同機種的照相機30進行校正來使用。在無法使用相同機種的照相機30的情況下,在與上述的校正同樣地對相同的顏色的色條進行了拍攝的情況下,優選的是以即使是機種不同的照相機,也能夠取得大致相同的RGB的平均值的方式進行調整。此外,由于顯示器的機種的不同,所顯示的顏色變化,但以相同機種的顯示器進行比較顯示,因此,無需進行顯示器側的圖像處理電路等的調整。

圖38是可同時顯示時間序列中的不同時期的測定結果、不同場所的測定結果、上述的基準值來進行比較的圖。在顯示畫面102的圖表顯示部112,換算葉色值分成測定值和基準值而顯示為折線圖表,可對測定值和基準值進行比較。另外,在顏色比較部113,同樣地將基準值和測定值并列顯示為上述顏色信息的顏色(RGB的平均值的顏色)。

由此,在以時間序列顯示測定結果和基準值的情況下,可根據圖表和顏色來進行狀況是良好、還是惡化了、還是改善了等的判斷。另外,在與不同的場所相對應地顯示測定結果和基準值的情況下,能夠按每個場所對生長狀況的好壞進行判定,可按每個場所進行施肥管理、應對方法的研究。

實施例

以下,作為本發明的實施例,說明為了求出基于利用照相機30拍攝而得到的圖像數據的RGB和灰度的值與SPAD值之間的相關關系的多元回歸式而進行的實驗。

如圖20所示,實驗條件如下所述:在作為測定期間(數據期間)的2014年的6月25日~8月18日的約50日期間內進行了5次測定。測定日是6月25日、7月4日、7月11日、7月25日、8月18日這5日,作為實驗條件,也設定了成為測定期間的后一半的7月11日、7月25日、8月18日進行了測定的形態。測定所使用的照相機使用了沒有支承構件33的開發中的照相機。沒有支承構件33,因此,在測定時,在將葉放置于桌子、各種臺等的狀態下需要將罩34的頂端按壓于葉,不是在現場對稻子進行測定,而是在采集了稻子之后在建筑物內進行拍攝和SPAD值的測定。

在測定時,在多個稻田設定多個試驗區,從各試驗區采集了成為代表的一株稻子。此外,存在由于測定日的不同、采集了樣品稻子的試驗區及其數不同的情況。從各稻子的株拔取10根莖,并且利用照相機對各莖的完全展開第2葉的中央部進行拍攝而取得圖像數據,并且,在相同場所使用葉綠素計來測定了SPAD值。SPAD值的測定中使用了SPAD-502Plus(KONICA MINOLTA,INC.制)。因而,在1次試驗時,在各試驗區中進行了一株稻子的10片葉的測定。另外,在回歸分析時,作為數據處理方法,存在如下情況:直接使用了針對一株稻子的不同葉的10次測定的值的情況;求出平均值作為一株稻子的10片葉的測定的值的代表值,使用該平均值來進行了多元回歸分析的情況。此外,代表值能夠如上述那樣使用中央值、眾數等一般用作代表值的值。

另外,照相機的拍攝條件設為以下4種。在開發中的照相機中搭載有3個白色LED42,可進行將白色LED42的2盞點亮的2盞模式、3盞點亮的3盞模式下的拍攝,在拍攝時進行了2盞模式下的拍攝和3盞模式下的拍攝。另外,在拍攝時,以如下形態進行了拍攝:桌上形態,將葉配置于桌上,按壓罩34而遮斷自然光,以白色LED42的照明進行了拍攝;透窗形態,在用罩34將葉按壓到窗的狀態下,使白色LED42點亮,以透過葉的自然光和白色LED42的照明這兩者進行了拍攝。在透窗形態中,受到自然光的影響,并且不僅以反射光進行拍攝,而且以反射光和透射光這兩者進行拍攝。此外,在桌上形態中,不以透射光,僅以反射光進行拍攝。

在該實施例中,作為圖像分析方法,將用于圖像分析的色彩模式(顏色空間)設為RGB+灰度和HSV+灰度。如上述那樣,將對葉進行拍攝而得到的圖像數據的預定范圍的各像素的RGB的各值、灰度的值或HSV的各值和灰度的值設為說明變量(獨立變量),將SPAD值設為目標變量(從屬變量),進行了多元回歸分析。此外,在進行多元回歸分析之前使用RGB+灰度作為上述的色彩模式,測定方法是2盞桌上、且使用一株稻子的10片葉的測定結果的平均值,將SPAD值設為從屬變量、將RGB+灰度的各值分別設為1個獨立變量,將進行了一元回歸分析的結果表示在圖21的圖表中。

在圖21的圖表中,橫軸是SPAD值,縱軸是RGB+灰度的各值(強度)。另外,四方點是G,菱形點是R,三角點B,圓點是灰度。另外,對于圖表上的各直線,上數第一個表示G和SPAD值的回歸式(回歸直線),上數第二個表示灰度和SPAD值的回歸式(回歸直線),上數第三個表示R和SPAD值的回歸式(回歸直線),上數第四個表示B和SPAD值的回歸式(回歸直線)。

若將SPAD值設為Y、將G設為X,則回歸式為Y=-0.0076X+0.47,決定系數R2是0.7892。另外,若將灰度設為X,則回歸式為Y=-0.0054X+0.3289,決定系數R2是0.7719。另外,若將R設為X,則回歸式為Y=-0.0035X+0.1794,決定系數R2是0.7461。另外,若將B設為X,則回歸式為Y=-0.0003X+0.0198,決定系數R2是0.0589。此外,決定系數R2與相關系數R的平方相等,也稱為貢獻率。根據以上內容,在將RGB+灰度的各值單獨設為獨立變量、將SPAD值設為從屬變量的情況下,G和灰度的貢獻率較高,B的貢獻率較低。

因此,在多元回歸分析的多元回歸式中,不是將RGB+灰度的各值的全部設為獨立變量,僅將相關較強的變量設為獨立變量來制作了多元回歸式。如圖22所示,通過4個步驟從RGB+灰度的4個獨立變量逐一減少獨立變量來進行了多元回歸分析。即,進行了使用了全部4個獨立變量的多元回歸分析作為步驟1;除了前述的4個獨立變量中的表示顯著性的t值的絕對值最低的獨立變量之外進行了使用了3個獨立變量的多元回歸分析作為步驟2;除了前述的3個獨立變量中的t值的絕對值最低的獨立變量之外進行了使用了兩個獨立變量的多元回歸分析作為步驟3;除了前述的兩個獨立變量中的t值的絕對值最低的獨立變量之外進行了使用了1個獨立變量的回歸分析作為步驟4。

在這4次(多元)回歸分析中,參照相關系數R、修正(自由度已調整決定系數)R2、說明變量選擇基準Ru來決定所使用的獨立變量。修正R2與決定系數R2同樣地表示貢獻率,但是,若獨立變量增加,則決定系數R2成為增加傾向,而修正R2考慮了獨立變量的個數,對判定最佳獨立變量是有效的。另外,自由度修正決定系數(修正)R2成為比決定系數R2小且1以下的值,也可為負。

另外,說明變量選擇基準Ru是用于對是否是有效的獨立變量(說明變量)進行判斷的指標,在以上述各獨立變量的組合進行了多元回歸分析的情況下,Ru越大,能夠判定為越有效。另外,上述的t值用于表示回歸系數的顯著性,是圖24所示的系數同樣地除以圖24所示的標準誤差而得到的值,意味著對目的變量的影響度。在t值的絕對值小于2的情況下,在統計上判斷為該說明變量對目標變量沒有影響。t值在理論上可取-無限大~+無限大的值。t值的絕對值越大,表示將與t值相對應的獨立變量導入多元回歸式越有效。

圖23是表示圖20所示的實驗條件中的照明是使用了2盞白色LED42的2盞模式、拍攝方法是在桌上遮斷自然光的拍攝即桌上模式、使用每一株測定10片葉的情況下的10次測定的平均值來進行多元回歸分析的情況的各數據的圖。在每個測定日和采集了樣品的每個試驗區,示出作為測定結果的圖像數據的R的平均值、G的平均值、B的平均值以及灰度的平均值以及由葉綠素計測定到的SPAD值的平均值。此外,R的平均值(R值)、G的平均值(G值)、B的平均值(B值)以及灰度的平均值(灰度值)是在1次測定中拍攝而得到的圖像數據的預定范圍內的各像素的平均,并且是使用10片葉進行了10次測定的平均。

在圖24示出將圖23所示的SPAD值設為從屬變量,將R值、G值、B值以及灰度值設為獨立變量并按照圖22所示的步驟1~4進行了多元回歸分析的結果。對于多元回歸分析,使用了Microsoft Excel(注冊商標)的分析工具的回歸分析來進行。

如圖24所示,以R值、G值、B值以及灰度值這4個獨立變量進行了多元回歸分析的結果,在R值、G值、B值以及灰度值中表示上述的各獨立變量的顯著性的t值的絕對值最小的是B值。因此,在步驟2中,除了B值之外,以R值、G值以及灰度值這3個獨立變量進行了多元回歸分析。在步驟2中t值的絕對值最低的是R值。因此,在步驟3中,除了R值之外,以G值和灰度值這兩個獨立變量進行了多元回歸分析。在步驟3中t值的絕對值較低的是灰度值。因此,在步驟4中,將G值作為獨立變量進行了回歸分析。

在圖25中示出在上述的步驟1~4中使用的4個獨立變量的組合形態、各形態中的步驟1~4的(多元)回歸分析中的相關系數R、修正(自由度已調整決定系數)R2、說明變量選擇基準Ru。

其中,如圖25所示,使用了步驟1的4個獨立變量的情況的相關系數R稍高,但修正R2、說明變量選擇基準Ru在使用了步驟3的G和灰度這兩個獨立變量的情況下最大。另外,存在獨立變量越多、相關系數R越高的傾向,因此,獨立變量是兩個的步驟3的相關系數R比獨立變量是4個的步驟1的相關系數R稍低,但步驟3的各獨立變量的t值比步驟1的各獨立變量的t值高,步驟3的情況下的各獨立變量的顯著性比步驟1的情況下的各獨立變量的顯著性大。根據以上內容,在使用RGB+灰度的顏色空間的多元回歸分析中,采用步驟3的形態:獨立變量是比4少的2、且使用修正R2、說明變量選擇基準Ru最高的、G和灰度這兩個獨立變量。此外,在HSV+灰度的情況下,不進行獨立變量的最優化,使用H值、S值、V值以及灰度值這4個變量來進行了多元回歸分析。

在圖26中示出了使用以圖20所示的實驗條件的組合進行的實驗條件不同的測定結果的多元回歸分析中的(多元)決定系數R2和顯著F。顯著F表示回歸式的全部系數為0的概率,如果小于約5%(小于0.05),就能夠在統計上稱為“回歸式的全部系數不是0”。如果顯著F接近0,則越接近,回歸式的可靠性越高。

另外,在圖27中,與標注于圖26的實驗條件的各組合的圖表橫軸名稱相對應地,以柱狀圖表示(多元)決定系數R2。此外,圖26所示的顯著F表示在全部實驗條件下回歸式的可靠性較高。

對于(多元)決定系數R2,圖26的上數第一個且圖27的圖表的左數第一個的HSV-2盞桌上(平均)、圖26的上數第三個且圖20的圖表的左數第三個的RGB-2盞桌上(平均)示出了較高的值。如圖26所示,HSV-2盞桌上(平均),如上述那樣在桌上利用2盞模式進行葉的拍攝,使用HSV+灰度作為顏色空間的變量,將10次測定結果的平均值作為多元回歸分析的數據。

另外,RGB-2盞桌上(平均),如上述那樣在桌上利用2盞模式進行葉的拍攝,使用RGB+灰度作為顏色空間的變量,將10次測定結果的平均值作為多元回歸分析的數據。此外,在使用RGB+灰度作為色彩模式的情況下,在多元回歸分析時,如上述那樣僅使用G的值和灰度的值作為獨立變量,在使用HSV+灰度的情況下,使用了H的值、S的值、V的值、灰度的值這全部的值。

圖28中示出HSV-2盞桌上(平均)和RGB-2盞桌上(平均)的多元回歸分析結果。基本上,獨立變量較多的HSV-2盞桌上(平均)的相關系數R、決定系數R2、修正R2的值稍大,對于RGB-2盞桌上(平均),獨立變量是兩個,各獨立變量的t值變大,相對于此,對于HSV-2盞桌上(平均),獨立變量是4個,獨立變量成為RGB-2盞桌上(平均)的兩倍,并且各獨立變量的t值比RGB-2盞桌上(平均)的各獨立變量的t值小。

如上述那樣進行了多元回歸分析的結果,與一元回歸分析相比,能夠獲得更高的相關系數。

在一元回歸分析的情況下,多元決定系數R2=0.6171(將顏色空間設為RGB、并且將G設為獨立變量、設為2盞桌上、10點平均、全區間的條件),而在多元回歸分析中,多元決定系數R2=0.87619(將顏色空間設為RGB、將獨立變量設為G和灰度,設為2盞桌上、10點平均、全區間的條件)。

得到與個別數據的多元回歸分析相比,各測定點10點的平均與SPAD值之間的相關較高這樣的結果。即,認為:相關關系的高度成為平均>個別數據的順序,2盞桌上>3盞桌上>3盞透窗>2盞透窗的順序。

并且,在設為2盞桌上、10點平均、全區間的條件下,在HSV圖像分析或RGB圖像分析中呈現了較高的相關系數。對HSV圖像分析和RGB圖像分析進行了比較的結果為,RGB圖像分析的t值呈現較高的值(影響度較高)。如上述那樣RGB圖像分析的變量較少。即,以較少的變量呈現較高的相關系數,因此,各個因素(獨立變量)的影響度較高。

根據以上內容,作為用于多元回歸分析的數據,在RGB-2盞桌上(平均)的條件下使用RGB圖像分析。

此時的多元回歸式(相關式)成為SPAD值=-701.166×(G的平均值)+785.3087×(灰度的平均值)+68.92808。即,求出利用照相機30對10片葉進行拍攝而得到的10個圖像數據各自的預定范圍的像素的G的平均值(代表值)和灰度的平均值(代表值),在將這些值作為G的值和灰度的值之后,求出10個圖像數據的G的值的平均值(代表值)和10個圖像數據的灰度的值的平均值(代表值),將這些G的平均值和灰度的平均值代入上述多元回歸式,從而求出SPAD換算值(換算葉色值)。此外,未必需要進行10次測定并將10次測定結果的平均值代入相關式,也可以變更測定次數。

在圖29中示出了對如下的值進行回歸分析而得到的回歸直線:利用多元回歸式根據以上述的RGB-2盞桌上(平均)的條件取得的圖像數據的G的平均值和灰度的平均值求出的作為計算值的各SPAD換算值;在如上述那樣利用照相機30進行了拍攝時,由葉綠素計計量到的SPAD值的10次測定結果的平均值。

縱軸表示作為根據多元回歸式求出的計算結果的SPAD值(SPAD換算值),橫軸表示作為葉綠素計的測定結果的SPAD值。另外,各點表示與稻子的相同的株的10片葉相對應的作為計算結果的SPAD換算值和作為測定結果的SPAD值。

如圖29所示,作為計算結果的SPAD換算值和作為測定結果的SPAD值的相關式是y=0.8762x+4.6772,決定系數R2是0.8762。圖29中的回歸直線與各點的最短距離如圖30所示那樣求出。圖31是橫軸以圖29的SPAD值表示各點的距回歸直線的最短距離的圖,縱軸是將上述最短距離劃分成各0.1的范圍的情況下的各區間所含有的點的個數,圖31的圖表表示度數分布。

各點的距回歸直線的最短距離,在大部分點中以SPAD值計成為2以下。此外,僅3個點的最短距離超過了2。葉綠素計的說明書上的測定精度是±1,而如上述那樣各點的距回歸直線的最短距離是大致2以下,因此,能夠說成各點分布于測定精度范圍內。即,能夠說與葉綠素計的SPAD值之間的相關性較高。

此外,所使用的色彩模式(顏色空間)并不限于RGB+灰度,既可以用如上述那樣是HSV+灰度,也可以使用其他顏色空間。另外,在使用HSV+灰度等除了RGB+灰度以外的顏色空間的情況下,也如上述那樣在多元回歸分析中一邊依次減去t值最低的獨立變量,一邊反復進行多元回歸分析。也可以基于難以受到獨立變量的個數影響的修正R2和說明變量選擇基準Ru對用于多元回歸分析的獨立變量縮小范圍。

此外,在上述的各實施方式、實施例中所記載的標準偏差σ、閾值、與圖像數據的像素數有關的數值、其他數值并不限定于所記載的值。

符號說明

1 智能手機(智能機:便攜終端:用戶終端;控制設備:常值檢測設備);

10 管理服務器;

17 農業、肥料數據庫(管理信息存儲設備);

30 照相機(拍攝設備、植物信息取得裝置);

33 支承構件(遮光設備);

34 罩(遮光設備);

40 鏡頭(光學系統);

41 拍攝元件(圖像傳感器);

42 白色LED(光源);

50 控制電路;

51 圖像處理電路(圖像處理設備);

52 數據處理電路(圖像處理設備);

53 通信電路;

101 植物信息取得裝置;

130 便攜終端。

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本文標題:植物信息取得系統、植物信息取得裝置、植物信息取得方法、作物管理系統以及作物管理方法.pdf
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