JP2001045867A - Method for diagnosing crop - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】圃場で成育中の作物の反射光
から作物の窒素含有量等の作物情報を得て、作物の栄養
診断を行う方法に関し、特に複数画素個々に得られる反
射光量の補正に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for obtaining nutrition information of a crop by obtaining crop information such as nitrogen content of a crop from reflected light of a growing crop in a field, and in particular, correcting a reflected light quantity obtained for each of a plurality of pixels. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】作物の窒素含有率、葉色値、窒素吸収
量、草丈あるいは乾物重などの作物情報を得るための従
来の第1の方法としては、デジタルカメラ等の受光手段
で、硫酸バリウム等を塗布した基準板と、更に作物が成
育する単位圃場(あるいはその一部)を撮影して、基準
板と圃場作物の反射光量を取得し、この基準板と作物の
反射光量によって作物の反射率を求め、求めた反射率
と、反射率から窒素含有率(窒素吸収量、葉色値、草
丈、乾物重)を求めるために予め定められた関係式とか
ら作物の窒素含有率(窒素吸収量、葉色値、草丈、乾物
重)を求め、成育日数対窒素量カーブに基づくその時期
の標準的な窒素量と比較して成育診断を行っていた。し
かし、圃場から得られる作物の反射光量は天候に左右さ
れるものである。また天候については基準板による補正
ができたとしても、測定方位、風、栽植密度は、反射率
から窒素含有率を求めるため予め定めた関係式を作成し
たときと同じ条件であることが必要で、この条件が異な
ったときの補正が必要であり、基準板を基準として反射
率を求めることだけで全て補正できたとは言い難く、実
際には、太陽高度、測定方位、栽植密度あるいは品種を
限定した上で測定を行っていた。2. Description of the Related Art As a first conventional method for obtaining crop information such as nitrogen content, leaf color value, nitrogen absorption amount, plant height or dry matter weight of a crop, a light receiving means such as a digital camera is used. The reference plate on which the crop has been applied and the unit field where the crop grows (or a part thereof) are photographed, and the reflected light amount of the reference plate and the field crop is acquired. From the obtained reflectance and the reflectance, the nitrogen content (nitrogen absorption, leaf color value, plant height, dry matter weight) from the reflectance to determine the nitrogen content of the crop (nitrogen absorption, (Leaf color value, plant height, dry matter weight) was determined, and the growth was diagnosed by comparing with the standard nitrogen amount at that time based on a growth day versus nitrogen amount curve. However, the amount of reflected light of the crop obtained from the field depends on the weather. Also, even if the weather can be corrected by the reference plate, the measurement orientation, wind, and planting density need to be under the same conditions as when a predetermined relational expression was created to obtain the nitrogen content from the reflectance. However, it is necessary to make corrections when these conditions are different, and it is difficult to say that all of them could be corrected just by calculating the reflectance with reference to the reference plate.In practice, the sun altitude, measurement direction, planting density or varieties were limited. The measurement was performed after the measurement.
【0003】作物情報を得るための従来の第2の方法と
しては、作物の成育に基づいて増減する作物情報に関す
る波長の光、例えば可視光域から近赤外域に亘る光を作
物葉身に照射して、作物情報に関する波長の光に関して
得られた受光量と、受光量から作物情報、例えば葉身窒
素量を演算するために予め定めた窒素量関係式とから葉
身窒素量を測定する装置がある。この装置は圃場の作物
葉身の多くを測定して、精度の高い葉身窒素量を得るこ
とができる。しかし、圃場全体の作物情報を正確に把握
するためには、圃場全体にわたる細かい測定を不可欠と
するため大変面倒であった。[0003] As a second conventional method for obtaining crop information, light having a wavelength related to the crop information that increases or decreases based on the growth of the crop, for example, light ranging from a visible light region to a near-infrared region, is irradiated to the crop leaf. An apparatus for measuring the amount of leaf blade nitrogen from the received light amount obtained with respect to light having a wavelength related to crop information and crop information from the received light amount, for example, a nitrogen content relation formula predetermined to calculate the leaf nitrogen content. There is. This device can measure a large amount of leaf nitrogen in a field by measuring many of the leaf blades in the field. However, in order to accurately grasp the crop information of the entire field, detailed measurement over the entire field is indispensable, which is very troublesome.
【0004】また、従来の第1の方法で行われる作物葉
の栄養診断においては、リモートセンシングと呼ばれ、
比較的広範囲の圃場を対象とする場合は相当遠方から観
測するので、カメラの1画素に対応する被写体の面積に
大きな違いが生じることはなかった。したがって、カメ
ラの分解能は画素ごとに差が生じることはなかった。一
方、被写体と極めて近接して行われるリモートセンシン
グにおいても1画素に対応する被写体の面積に大差がな
く前記と同程度に測定することができた。[0004] In the nutrition diagnosis of crop leaves performed by the first conventional method, remote sensing is called.
When a relatively wide field is targeted, observation is performed from a considerable distance, so that there is no large difference in the area of the subject corresponding to one pixel of the camera. Therefore, the resolution of the camera did not differ from pixel to pixel. On the other hand, even in remote sensing performed very close to the subject, there was no large difference in the area of the subject corresponding to one pixel, and the measurement could be performed to the same extent as described above.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前記第1の方法は、測
定は簡便ながら圃場から得られる作物の情報が測定位置
や植栽密度等に左右されるために、測定時間や測定位置
に制約が生じることから、簡便ながら精度の良い測定方
法とは言い難いものであった。加えてカメラを圃場に向
けて撮影する時、カメラの撮影素子ごとに得られる反射
光量が、カメラの圃場に対した俯角や画角あるいは広い
圃場の手前側と向かい側といった位置によって、補正を
要するものである。カメラと被写体である圃場との距離
が画素ごとに異なり、各画素に得られる撮影面積がそれ
ぞれ距離によって異なる。更には俯角によって反射角度
が異なり反射光量にも影響を及ぼすものである。第2の
方法は、測定に制約はなく測定精度が高く第1の方法よ
り有利ではあるものの、測定が作物の葉身1葉ごとに行
うことになり測定点数を多く必要とするという点から、
測定時間を多く要することが難点であった。In the first method, the measurement is simple but the information of the crop obtained from the field depends on the measurement position and the planting density. Therefore, it is difficult to say that the measurement method is simple but accurate. In addition, when shooting with the camera facing the field, the amount of reflected light obtained for each imaging element of the camera needs to be corrected depending on the angle of depression or angle of view of the camera with respect to the field or the position such as the front side and the side opposite the wide field. It is. The distance between the camera and the field, which is the subject, differs for each pixel, and the imaging area obtained for each pixel differs depending on the distance. Further, the angle of reflection varies depending on the depression angle, which affects the amount of reflected light. The second method has no limitation on the measurement and has higher measurement accuracy and is more advantageous than the first method. However, since the measurement is performed for each leaf of the crop and a large number of measurement points is required,
The difficulty is that it takes a lot of measurement time.
【0006】従来のリーモートセンシングは、1画素ご
との被写体の面積に大差が生じない条件下で測定を行う
よう制約されている。これはその後の補正を容易にする
という理由であったが、その制約のために、広い範囲を
撮影するためには観測装置が大がかりとなり、極めて近
接して行うときには測定範囲が非常に小さくなり、複数
回の測定を必要とした。In the conventional remote sensing, the measurement is restricted under the condition that there is no large difference in the area of the subject for each pixel. This was because it facilitated the subsequent correction, but due to its limitations, the observation device became large in order to capture a wide range, and the measurement range became very small when performing very close, Multiple measurements were required.
【0007】以上のことから、作物の反射光量を測定し
て作物情報を得るにあたり、カメラを地上に置いて撮影
したものであっても大きな誤差が生じないように補正で
きる方法を備えて、作物情報の測定が簡便であり且つ測
定精度を向上した作物の診断方法の提供を目的とする。[0007] From the above, in obtaining crop information by measuring the amount of reflected light of a crop, there is provided a method of correcting the crop so that a large error does not occur even if the camera is taken on the ground. It is an object of the present invention to provide a method for diagnosing a crop in which measurement of information is simple and measurement accuracy is improved.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による第1の方法
として、複数画素を備えるカメラを、圃場に対して所定
の中心俯角で配置し、圃場を撮影して作物葉の反射光量
を単位画素ごとに得て、カメラの地上高、画素俯角、画
素数及び画角を含む換算変数からなる面積関数によって
単位画素ごとの撮影面積を求め、単位画素ごとの反射光
量を撮影面積によって面積補正し、単位画素ごとに得ら
れた撮影面積のうち最大面積に対応した単位画素の撮影
面積に基づいて複数画素を区分し、区分ごとの反射光量
と基準反射光量とから反射率を求め、該反射率と、反射
率から作物情報を求めるために予め定めた第1の作物関
係式と、から一定面積の作物情報を求めて第1の作物情
報とし、該第1の作物情報から圃場作物の栄養を診断す
る作物の診断方法により前記課題を解決するための手段
とした。As a first method according to the present invention, a camera having a plurality of pixels is arranged at a predetermined central depression angle with respect to a field, an image of the field is taken, and the amount of reflected light of the crop leaves is reduced to a unit pixel. Obtained for each, the ground height of the camera, the pixel depression angle, the area function consisting of the conversion variables including the number of pixels and the angle of view to determine the imaging area per unit pixel, the reflected light amount per unit pixel area correction by the imaging area, A plurality of pixels are divided based on the photographing area of the unit pixel corresponding to the maximum area among the photographing areas obtained for each unit pixel, a reflectance is obtained from a reflected light amount and a reference reflected light amount for each segment, and the reflectance and And a first crop relation formula determined in advance to obtain crop information from reflectance, and obtains crop information of a certain area from the first crop information, and diagnoses the nutrition of field crops from the first crop information. To diagnose growing crops And a means for solving the more the problems.
【0009】本発明による第2の方法としては、前記第
1の作物情報の求め方として、単位画素ごとに得られた
撮影面積のうち、所定撮影面積以下となる単位画素の反
射光量と基準反射光量とから反射率を求め、該反射率
と、反射率から作物情報を求めるために予め定めた第1
の作物関係式と、から一定面積の第1の作物情報を求め
るようにした。In a second method according to the present invention, the first crop information is obtained by calculating the amount of reflected light and the reference reflection of a unit pixel which is smaller than or equal to a predetermined photographing area among the photographing areas obtained for each unit pixel. A first predetermined value for obtaining the reflectance from the light quantity and obtaining the crop information from the reflectance and the reflectance;
And the first crop information of a certain area is obtained from the crop relation formula.
【0010】予め第1の作物情報を得るために作物の反
射光量と基準板の反射光量とから求める反射率を得て決
定する第1の作物関係式を求めることは従来から研究さ
れている。本発明では、第1の作物情報を求めるにあた
り、圃場に対して設けた複数画素を備える、いわゆるデ
ジタルカメラと圃場との間の撮影角度に基づいて、当然
に生じる例えばカメラの地上高に応じた俯角やカメラ構
造による画角に基づいて、近くを撮影した画素の撮影範
囲と遠くを撮影した画素の撮影範囲が異なるカメラの画
素位置ごとの受光面積の違いから生じる受光量の違いを
補正することのできる作物の診断方法を提供するもので
ある。In order to obtain first crop information in advance, it has been studied to obtain a first crop relational expression which is determined by obtaining a reflectance determined from a reflected light quantity of a crop and a reflected light quantity of a reference plate. In the present invention, when obtaining the first crop information, the first crop information is provided based on the photographing angle between a so-called digital camera and a field having a plurality of pixels provided for the field, for example, according to the ground height of the camera. Correcting the difference in the amount of light received due to the difference in the light receiving area for each pixel position of the camera where the shooting range of the pixel shot close and the shooting range of the pixel shot far away differ based on the angle of depression and the angle of view due to the camera structure The present invention provides a method for diagnosing a crop that can be used.
【0011】単位画素ごとに得られる受光量に対して撮
影面積の違いを、カメラの地上高、これに伴う単位画素
ごとの俯角と、カメラの構造である画素数や、画素の集
合体である撮影素子の大きさと集光レンズとに基づく画
角等のカメラ固有の係数と、によって単位画素ごとに撮
影した面積を求めるための特定(面積)関数が2次射影
変換によって定まる。したがってカメラの地上高と俯角
を変数とし、あるいはカメラ固有の係数を変数に加え
て、単位画素ごとの撮影面積を求め、単位画素ごとの反
射光量を単位画素ごとの撮影面積で除することによって
撮影面積に影響されない単位画素ごとの反射光量を得る
ことができる。つまり、これによってカメラとその撮影
場所との距離(手前側と向かい側)に関する補正が実現
できることになる。The difference in the photographing area with respect to the amount of received light obtained for each unit pixel is the height of the ground of the camera, the depression angle of each unit pixel, the number of pixels constituting the camera structure, and the aggregate of pixels. A specific (area) function for obtaining an area photographed for each unit pixel is determined by the secondary projection transformation based on a camera-specific coefficient such as an angle of view based on the size of the imaging element and the condenser lens. Therefore, taking the camera height and depression angle as variables, or adding a camera-specific coefficient to the variables, find the shooting area for each unit pixel, and divide the reflected light amount for each unit pixel by the shooting area for each unit pixel. The amount of reflected light for each unit pixel that is not affected by the area can be obtained. In other words, this makes it possible to realize a correction relating to the distance between the camera and its shooting location (front side and opposite side).
【0012】更に本発明では、複数画素のなかで最大面
積に対応した単位画素の撮影面積に基づいて複数画素を
区分するようにした。カメラを圃場にむけたとき、1画
素で得られる圃場面積は、カメラから遠くなるほど大き
くなる。したがって、1画素で得られる圃場面積の最大
面積を基準として、他の画素を同じ面積となるように組
み合わせて区分するようにした。つまり画素数は異なっ
ても圃場面積が一定面積となるように画素を区分して反
射光量を得るものである。このときの基準を1画素で得
られる圃場面積の最大面積を基準とした。一定面積にお
ける反射光量が得られるので、カメラを地上において、
画素ごとに得られる圃場面積が異なっても、これを一定
面積に区分して、カメラの分解能に影響されない反射光
量を得ることができる。Further, in the present invention, the plurality of pixels are divided based on the photographing area of the unit pixel corresponding to the maximum area among the plurality of pixels. When the camera is directed to a field, the field area obtained with one pixel increases as the distance from the camera increases. Therefore, based on the maximum area of the field obtained by one pixel, other pixels are combined and divided so as to have the same area. That is, even if the number of pixels is different, the pixels are divided so that the field area is constant, and the amount of reflected light is obtained. The reference at this time was based on the maximum area of the field obtained by one pixel. Since the amount of reflected light in a certain area can be obtained,
Even if the field area obtained for each pixel is different, it can be divided into certain areas to obtain the amount of reflected light that is not affected by the resolution of the camera.
【0013】一方、第2の方法では、単位画素ごとに得
られた撮影面積のうち、所定撮影面積以下となる単位画
素の反射光量と基準反射光量とから反射率を求めるよう
にした。カメラを圃場にむけたとき、1画素で得られる
圃場面積は、カメラから遠くなるほど大きくなる。した
がって、作物葉の栄養診断に適しているとされる所定面
積を超える圃場面積を撮影した画素の情報は採用せず、
所定面積以下の圃場面積を撮影した画素の情報だけを採
用する。そして、1画素で得られる圃場面積の所定面積
を基準として、他の画素を同じ面積となるように組み合
わせて区分するようにした。つまり画素数は異なっても
圃場面積が一定面積となるように画素を区分して反射光
量を得るものである。このときの基準を所定圃場面積を
基準とした。所定面積における反射光量が得られるの
で、カメラを地上において、画素ごとに得られる圃場面
積が異なっても、これを所定面積に区分して、カメラの
分解能に影響されない反射光量を得ることができる。こ
こで所定面積とは、作物葉の栄養診断に適した圃場面積
であり、例えば1m2 から5m2 といった程度であ
る。On the other hand, in the second method, among the photographing areas obtained for each unit pixel, the reflectance is determined from the amount of reflected light of a unit pixel having a predetermined photographing area or less and the reference amount of reflected light. When the camera is directed to a field, the field area obtained with one pixel increases as the distance from the camera increases. Therefore, the information of the pixel obtained by imaging a field area exceeding a predetermined area that is suitable for nutrition diagnosis of crop leaves is not adopted,
Only the information of the pixels that image the field area equal to or smaller than the predetermined area is adopted. Then, based on a predetermined area of the field area obtained by one pixel, other pixels are combined and divided so as to have the same area. That is, even if the number of pixels is different, the pixels are divided so that the field area is constant, and the amount of reflected light is obtained. The reference at this time was based on a predetermined field area. Since the amount of reflected light in a predetermined area can be obtained, even if the obtained field area differs for each pixel on the ground with a camera, this can be divided into a predetermined area to obtain a reflected light amount that is not affected by the resolution of the camera. Here, the predetermined area is a field area suitable for nutrition diagnosis of crop leaves, and is, for example, about 1 m 2 to 5 m 2 .
【0014】このようにして得た一定面積あるいは所定
面積の反射光量と、基準板の基準反射光量あるいは太陽
照射光による基準光量との比率を求め一定面積あるいは
所定面積における反射係数とする。The ratio of the amount of reflected light of a certain area or a predetermined area obtained in this way to the amount of reference light reflected by the reference plate or the amount of reference light from the sun irradiating light is determined, and is defined as the reflection coefficient in the certain area or the predetermined area.
【0015】以上のようにして求めた一定面積あるいは
所定面積の反射率は、地上からカメラによって圃場を撮
影して得られる反射率であり、カメラの圃場に対する高
さや俯角、あるいはカメラ構造による影響を補正した反
射率であって、この反射率と、作物情報が既知の作物葉
の反射率とによって、反射率から作物情報を求めるため
に予め定めた第1の作物関係式を重回帰分析によって求
め、この第1の作物関係式と前述の補正と演算によって
求めた反射率とによって、作物葉の第1の作物情報を得
ることができる。なお、反射光量の波長数は1に限定さ
れず、作物情報を求めるために必要な波長における反射
光量は測定する。したがって、複数波長ごとに反射率を
求めるための作業を必要とする。それぞれの関数あるい
は係数を求めるにあたり、複数の波長における反射光量
を組み合わせることもできる。The reflectivity of a fixed area or a predetermined area obtained as described above is a reflectivity obtained by photographing a field from a ground with a camera, and the influence of the camera height, depression angle, or camera structure on the field. Based on the corrected reflectance and the reflectance of the crop leaf whose crop information is known, a first crop relational expression predetermined for obtaining the crop information from the reflectance is determined by multiple regression analysis. The first crop information of the crop leaves can be obtained from the first crop relational expression and the reflectance obtained by the above-described correction and calculation. Note that the number of wavelengths of the reflected light amount is not limited to one, and the reflected light amount at a wavelength necessary for obtaining crop information is measured. Therefore, an operation for determining the reflectance for each of a plurality of wavelengths is required. In obtaining each function or coefficient, the reflected light amounts at a plurality of wavelengths can be combined.
【0016】本発明による第3の方法として、複数画素
を備えるカメラを、圃場に対して所定の中心俯角で配置
し、圃場を撮影して作物葉の反射光量を単位画素ごとに
得て、カメラの視野距離、画素俯角、画素数及び画角を
含む換算変数からなる面積関数によって単位画素ごとの
撮影面積を求め、単位画素ごとの反射光量を撮影面積に
よって面積補正し、単位画素ごとに得られた撮影面積の
うち最大面積に対応した単位画素の面積に基づいて複数
画素を区分し、区分ごとの反射光量と基準反射光量とか
ら反射率を求め、該反射率と、反射率から作物情報を求
めるために予め定めた第1の作物関係式と、から一定面
積の作物情報を求めて第1の作物情報とし、該第1の作
物情報によって圃場作物の栄養を診断する作物の診断方
法により前記課題を解決するための手段とした。As a third method according to the present invention, a camera having a plurality of pixels is arranged at a predetermined central depression angle with respect to a field, the field is photographed, and the amount of reflected light of crop leaves is obtained for each unit pixel. The imaging area per unit pixel is obtained by an area function consisting of conversion variables including the viewing distance, the pixel depression angle, the number of pixels, and the angle of view, and the amount of reflected light per unit pixel is corrected by the imaging area to obtain an area. A plurality of pixels are divided based on the area of the unit pixel corresponding to the maximum area of the photographed area, the reflectance is obtained from the reflected light amount and the reference reflected light amount for each segment, and the crop information is obtained from the reflectance and the reflectance. The first crop-related equation is determined in advance to obtain crop information of a certain area from the first crop information, and the first crop information is used as the first crop information. Task It was a means to solve.
【0017】この第3の方法としては、前述の第1の方
法における特定関数に利用した俯角に代えて視野距離と
したものである。つまり、画素ごとに得られる受光量に
対して撮影面積の違いを、カメラの地上高、これに伴う
画素ごとの視野距離(画素と撮影点との距離)と、カメ
ラの構造である画素数や、画素の集合体である撮影素子
の大きさと集光レンズとに基づく画角等のカメラ固有の
係数と、によって画素ごとに撮影した面積を求めるため
の特定(面積)関数が2次射影変換によって定まる。し
たがってカメラの地上高と視野距離を変数とし、あるい
はカメラ固有の係数を変数に加えて、画素ごとの撮影面
積を求め、画素ごとの反射光量を画素ごとにその撮影面
積で除することによって撮影面積に影響されない画素ご
との反射光量を得ることができる。つまり、これによっ
てカメラと撮影場所との距離(手前側と向かい側)に関
する補正が実現できることになる。単位画素の撮影面積
のうち最大面積を基準として、一定面積となるように他
の画素を区分することは、前述の第1の実施例と同様で
あるので説明は省略する。In the third method, the visual field distance is used instead of the depression angle used for the specific function in the first method. In other words, the difference in the photographing area with respect to the amount of received light obtained for each pixel is determined by the height of the ground of the camera, the visual field distance (distance between the pixel and the photographing point) for each pixel, and the number of pixels, which is the structure of the camera. A specific (area) function for obtaining an area photographed for each pixel is calculated by a secondary projective transformation based on a camera-specific coefficient such as an angle of view based on the size of a photographic element which is an aggregate of pixels and a condenser lens. Is determined. Therefore, by taking the camera's ground height and viewing distance as variables, or adding a camera-specific coefficient to the variables, the shooting area for each pixel is obtained, and the amount of reflected light for each pixel is divided by the shooting area for each pixel. The amount of reflected light for each pixel, which is not affected by the above, can be obtained. In other words, this makes it possible to realize a correction relating to the distance between the camera and the shooting location (front side and opposite side). Since the other pixels are divided so as to have a constant area based on the maximum area among the photographing areas of the unit pixels as in the first embodiment, the description will be omitted.
【0018】本発明による第4の方法としては、複数画
素を備えるカメラを、圃場に対して所定の中心俯角で配
置し、圃場を撮影して作物葉の反射光量を単位画素ごと
に得て、カメラの視野距離、画素俯角、画素数及び画角
を含む換算変数からなる面積関数によって単位画素ごと
の撮影面積を求め、単位画素ごとの反射光量を撮影面積
によって面積補正し、単位画素ごとに得られた撮影面積
のうち、所定撮影面積以下となる単位画素の反射光量と
基準反射光量とから反射率を求め、該反射率と、反射率
から作物情報を求めるために予め定めた第1の作物関係
式と、から一定面積の作物情報を求めて第1の作物情報
とし、該第1の作物情報によって圃場作物の栄養を診断
する作物の診断方法により前記課題を解決するための手
段とした。According to a fourth method of the present invention, a camera having a plurality of pixels is arranged at a predetermined central depression angle with respect to a field, and the field is photographed to obtain the amount of reflected light of crop leaves for each unit pixel. The photographing area of each unit pixel is obtained by an area function consisting of conversion variables including the camera viewing distance, the pixel depression angle, the number of pixels, and the angle of view, and the amount of reflected light per unit pixel is corrected for the area by the photographing area to obtain the unit area. A first crop which is determined in advance to obtain a reflectance from the reflected light amount of a unit pixel and a reference reflected light amount which is equal to or smaller than a predetermined imaging area in the obtained imaging area, and obtains crop information from the reflectance and the reflectance. Crop information of a certain area is obtained from the relational expression and used as first crop information, and the means for solving the above-mentioned problem is provided by a crop diagnosis method of diagnosing nutrition of a field crop based on the first crop information.
【0019】この第4の方法としては、前述の第2の方
法における特定関数に利用した俯角に代えて視野距離と
したものである。つまり、画素ごとに得られる受光量に
対して撮影面積の違いを、カメラの地上高、これに伴う
画素ごとの視野距離(画素と撮影点との距離)と、カメ
ラの構造である画素数や、画素の集合体である撮影素子
の大きさと集光レンズとに基づく画角等のカメラ固有の
係数と、によって画素ごとに撮影した面積を求めるため
の特定(面積)関数が2次射影変換によって定まる。し
たがってカメラの地上高と視野距離を変数とし、あるい
はカメラ固有の係数を変数に加えて、画素ごとの撮影面
積を求め、画素ごとの反射光量を画素ごとにその撮影面
積で除することによって撮影面積に影響されない画素ご
との反射光量を得ることができる。つまり、これによっ
てカメラと撮影場所との距離(手前側と向かい側)に関
する補正が実現できることになる。単位画素え取得した
圃場面積が所定面積以下の画素について採用し、採用し
た画素を所定面積となるように区分することは前述の第
2の方法と同様となるので、その説明は省略する。In the fourth method, the visual field distance is used instead of the depression angle used for the specific function in the second method. In other words, the difference in the photographing area with respect to the amount of received light obtained for each pixel is determined by the height of the ground of the camera, the visual field distance (distance between the pixel and the photographing point) for each pixel, and the number of pixels, which is the structure of the camera. A specific (area) function for obtaining an area photographed for each pixel is calculated by a secondary projective transformation based on a camera-specific coefficient such as an angle of view based on the size of a photographic element which is an aggregate of pixels and a condenser lens. Is determined. Therefore, by taking the camera's ground height and viewing distance as variables, or adding a camera-specific coefficient to the variables, the shooting area for each pixel is obtained, and the amount of reflected light for each pixel is divided by the shooting area for each pixel. The amount of reflected light for each pixel, which is not affected by the above, can be obtained. In other words, this makes it possible to realize a correction relating to the distance between the camera and the shooting location (front side and opposite side). Since it is the same as the above-described second method to adopt the pixels having the acquired field area equal to or smaller than the predetermined area and to divide the adopted pixels so as to have the predetermined area, the description thereof is omitted.
【0020】ところで、第2の作物情報を得るための方
法としては、作物の成育に基づいて増減する作物情報に
関する波長の光、例えば可視光域から近赤外域に亘る光
を作物葉身に直接照射して、作物情報に関する波長の光
に関して得られた反射光量あるいは透過光量の内いずれ
か少なくとも一方と、作物情報例えば葉身窒素量が既知
の作物葉光量から葉身窒素量を演算するために予め定め
た窒素量関係式と、から葉身窒素量を測定することがで
きる。この装置は圃場の作物葉身の多くを測定して、精
度の高い葉身窒素量を得ることができる。したがって、
前述の第1の作物情報を更に補正するには有効である。By the way, as a method for obtaining the second crop information, light having a wavelength related to the crop information which increases or decreases based on the growth of the crop, for example, light ranging from the visible light range to the near-infrared range is directly applied to the crop leaf blade. Irradiation, to calculate the leaf nitrogen amount from at least one of the reflected light amount or transmitted light amount obtained with respect to the light of the wavelength related to the crop information, and the crop information such as the leaf blade nitrogen amount is known crop leaf light amount The leaf nitrogen amount can be measured from a predetermined nitrogen amount relational expression. This device can measure a large amount of leaf nitrogen in a field by measuring many of the leaf blades in the field. Therefore,
It is effective to further correct the above-mentioned first crop information.
【0021】上記第1の作物情報と第2の作物情報を求
める2つの有益な手法を効果的に組み合わせて補正する
第1の作物診断方法として、それぞれから得られる第1
の作物情報と第2の作物情報との差違を求め、差違によ
って第1の作物情報を補正することにより、天候的変化
(天候、時刻、太陽の位置)に伴う誤差だけでなく、こ
れまで難しいとされた栽培的な変化(測定方位、栽植密
度)に伴う誤差を補正することができる。特に同一の圃
場において複数箇所の栄養診断を行うには、補正の決定
が容易であることから最適である。As a first crop diagnosis method for effectively combining and correcting the two useful techniques for obtaining the first crop information and the second crop information, the first crop diagnosis method obtained from each of the first crop information and the second crop information is obtained.
The difference between the first crop information and the second crop information, and correcting the first crop information according to the difference, not only errors due to weather change (weather, time, sun position) but also difficult so far. It is possible to correct an error caused by the cultivated change (measurement orientation, planting density). In particular, it is optimal to perform a nutrition diagnosis at a plurality of locations in the same field because the correction can be easily determined.
【0022】以上のようにして決定された、第1の作物
情報と第2の作物情報との差違を記憶しておけば、第1
の作物情報を得た圃場内における未知の一定面積の作物
から第1の作物情報だけを求めれば、該第1の作物情報
と前記差違とによって第1の作物情報を補正することが
でき、栽植密度や測定方位による誤差を容易に補正でき
るだけでなく、補正値を持つことで装置としても実現可
能であり、装置にして容易な作物の診断方法とすること
ができる。By storing the difference between the first crop information and the second crop information determined as described above,
If only the first crop information is obtained from the unknown crop of a certain area in the field where the first crop information is obtained, the first crop information can be corrected based on the first crop information and the difference, and planting can be performed. Not only can errors due to the density and the measurement direction be easily corrected, but also by having correction values, it can be realized as an apparatus, and the apparatus can be used as an easy crop diagnosis method.
【0023】前記第1の作物診断方法から更に厳密な補
正を行うためにはこの第2の作物診断方法を適用する。
即ち、第1の作物情報を得て、この得た第1の作物情報
を複数区画に分割して、その複数区画の中から少なくと
も2点のデータを選択して、2点のデータの作物と同じ
圃場の作物葉から直接第2の作物情報を得ることによ
り、第1と第2の作物情報の2点のデータでその相関関
係を明らかにして補正関係式を定め、これに基づいて複
数区画の全ての値を補正するものであり、補正関係式を
求めるにあたり一定範囲から複数の作物情報を得ること
ができ、更に補正関係式によって第1の作物情報を広範
囲に亘って補正することができる。In order to make a more strict correction from the first crop diagnosis method, the second crop diagnosis method is applied.
That is, the first crop information is obtained, the obtained first crop information is divided into a plurality of sections, at least two points of data are selected from the plurality of sections, and a crop of two points of data is selected. By obtaining the second crop information directly from the crop leaves in the same field, the correlation is clarified with the data of the two points of the first and second crop information to determine a correction relational expression, and based on this, a plurality of sections are defined. Can be obtained, a plurality of crop information can be obtained from a certain range in obtaining the correction relational expression, and the first crop information can be corrected over a wide range by the correction relational expression. .
【0024】第3の作物診断方法として、自然光に晒さ
れる圃場において、複数の区画ごとの作物から、作物の
成育によって増減する作物情報に関連した波長の光の反
射率を測定し、該反射率と、反射率から作物情報を求め
るために予め定めた第1の作物関係式と、から区画ごと
の作物情報を求めて第1の作物情報として記憶し、記憶
した区画ごとの第1の作物情報から少なくとも2区画の
作物情報を選択し、圃場の2区画に該当する作物葉身に
光を照射して、作物の成育によって増減する作物情報に
関連した波長の透過または反射の少なくとも一方の光量
を測定し、該光量と、光量から作物情報を求めるために
予め定めた第2の作物関係式と、から前記2区画の作物
情報を求めて第2の作物情報として記憶し、第1の作物
情報を第2の作物情報に基づいて補正する補正換算式を
決定して、補正換算式で第1の作物情報を区画ごとに補
正して第3の作物情報とし、得られた第3の作物情報に
よって圃場作物の栄養を診断する作物の診断方法として
もよい。As a third method for diagnosing crops, in a field exposed to natural light, the reflectance of light having a wavelength related to the crop information, which is increased or decreased by the growth of the crop, is measured from the crop in each of a plurality of plots. And a first crop relational expression determined in advance for obtaining crop information from the reflectance, and obtains the crop information for each section from the first crop information and stores it as the first crop information, and stores the first crop information for each stored section. The crop information of at least two sections is selected from the above, and light is irradiated to the crop leaf corresponding to the two sections of the field, and the light amount of at least one of the transmission and reflection of the wavelength related to the crop information that increases or decreases according to the growth of the crop is determined. Measuring and calculating the crop information of the two sections from the light quantity and a second crop relation formula determined in advance to determine the crop information from the light quantity, and storing the obtained crop information as second crop information; The second crop The correction conversion formula to be corrected based on the information is determined, the first crop information is corrected for each section by the correction conversion formula to obtain third crop information, and the nutrition information of the field crop is obtained based on the obtained third crop information. The method for diagnosing a crop may be a method for diagnosing the crop.
【0025】前記第2の作物診断方法と異なり、第3の
方法は複数区画の情報を個別に得る。その複数区画の中
から少なくとも2区画のデータを選択して、2区画のデ
ータの作物と同じ区画の作物葉から直接第2の作物情報
を得ることにより、第1と第2の作物情報の2点のデー
タでその相関関係を明らかにして補正関係式を定め、こ
れに基づいて複数区画の全ての値を補正するものであ
り、補正関係式を求めるにあたり広い範囲から複数の作
物情報を得ることができ、更に補正関係式によって第1
の作物情報を広範囲に亘って補正することができる。Unlike the second crop diagnosis method, the third method obtains information of a plurality of sections individually. By selecting data of at least two sections from the plurality of sections and obtaining the second crop information directly from the crop leaves of the same section as the crop of the data of the two sections, the second crop information of the first and second crop information is obtained. This is to clarify the correlation with point data and determine a correction relational expression, and based on this, correct all values in multiple sections, and to obtain multiple crop information from a wide range in obtaining the correction relational expression Can be obtained, and the first relation
Can be corrected over a wide range.
【0026】前記第2と第3の作物診断方法は、以上の
ように決定された、第1の作物関係式と補正換算式とを
記憶して、未知の圃場の作物葉身から反射率を測定し、
第1の作物関係式と補正換算式とにより第3の作物情報
を得ることができるので、以上の項目を制御装置の記憶
部に記憶して適宜読み出し演算することによって装置と
して実現可能であり、装置による作物の診断が可能とな
るだけでなく測定精度の向上した装置が提供できる。According to the second and third crop diagnosis methods, the first crop relation formula and the correction conversion formula determined as described above are stored, and the reflectance is calculated from the crop leaf of an unknown field. Measure,
Since the third crop information can be obtained by the first crop relation formula and the correction conversion formula, the above-described items can be realized as a device by storing the above-mentioned items in the storage unit of the control device and appropriately reading and calculating the same. It is possible to provide a device which not only enables crop diagnosis by the device but also improves measurement accuracy.
【0027】また、第2と第3の作物診断方法におけ
る、複数区画の中から選択する任意の2区画を、第1の
作物情報のうち最大値と最小値を示した区画とすること
により、第1の作物情報と第2の作物情報の補正換算の
直線が、余のデータに関係なく上位と下位の2点で容易
に決定できる。In the second and third crop diagnosis methods, any two sections selected from the plurality of sections are defined as sections indicating the maximum value and the minimum value in the first crop information. A straight line for correction conversion of the first crop information and the second crop information can be easily determined at two points, upper and lower, regardless of the remaining data.
【0028】作物情報は、様々想定できるが作物の栄養
診断を行うためには、葉の窒素含有量あるいは葉色値で
あることが最適であり、作物において、葉身の窒素量は
施肥の効果あるいはその適否が直ちに現れる部位である
ことから理解できる。Although various types of crop information can be supposed, it is optimal to use the leaf nitrogen content or leaf color value for performing a nutritional diagnosis of the crop. It can be understood from the fact that the suitability immediately appears.
【0029】前記第1乃至第3の作物診断方法におい
て、作物の成育によって増減する作物情報に関連した波
長の光の反射率を測定するために、作物の反射光を複数
の画素からなる撮像素子により撮像し、作物に対応した
反射光を受光した画素を選択して、選択した画素の受光
データに基づいて反射率を測定し第1の作物情報を求め
る作物の診断方法とした。デジタルカメラなどによる撮
像手段から得られる反射光が、植裁密度や撮像した対象
圃場の大きさ、つまり単位圃場の範囲であるのか1平方
メートル程度の範囲であるのかによって、撮像した反射
光がすべて作物から得られた反射光とは限らない。即
ち、画素単位で見ると作物以外からの反射光、例えば圃
場の土の反射光も含まれていることもある。したがっ
て、所定範囲の反射率となる画素だけを選択してこれを
作物から得られた反射光として、この受光データに基づ
いて第1の作物情報を求めるようにするとよい。In the first to third crop diagnostic methods, in order to measure the reflectance of light having a wavelength related to crop information that increases or decreases as the crop grows, the reflected light of the crop is captured by an image sensor comprising a plurality of pixels. , A pixel that receives reflected light corresponding to the crop is selected, and the reflectance is measured based on the received light data of the selected pixel to obtain a first crop information diagnosis method. Depending on the planting density and the size of the imaged target field, that is, whether it is within the unit field or about 1 square meter, the reflected light obtained from the imaging means by a digital camera etc. It is not necessarily the reflected light obtained from. That is, when viewed in pixel units, reflected light from other than crops, for example, reflected light from field soil may be included. Therefore, it is preferable to select only the pixels having the reflectance in the predetermined range and use the selected pixels as the reflected light obtained from the crop to obtain the first crop information based on the received light data.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】本発明に係る測定装置について図
1から図3により説明する。ここでは作物として稲作を
例にして説明する。図1は圃場1の作物を撮像する一例
を示している。ここでは作物の成育する圃場1に向けて
作物の反射光を測定する受光装置となるカメラ2が設置
されている。圃場1は当然に自然光に晒されている。ま
た、白色の基準板3が圃場に設置してある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a rice crop will be described as an example. FIG. 1 shows an example in which a crop in the field 1 is imaged. Here, a camera 2 serving as a light receiving device for measuring the reflected light of the crop is installed toward the field 1 where the crop grows. The field 1 is naturally exposed to natural light. Further, a white reference plate 3 is installed in the field.
【0031】図2で示すものはカメラ2の簡略なブロッ
ク図であり、カメラ2は例えば24万画素(600×4
00)程度の分解能を備えるエリアセンサー4を備えて
いる。カメラ2には、複数の狭帯域フィルタ5を備えた
フィルタホイール6があり、例えばフィルターホイール
6を回転させてフィルター5を切り換える。フィルタ5
を通過した光は光学手段として例えば集光レンズ7等を
介してエリアセンサー4によって受光される。フィルタ
ーホイール6は、制御回路8によって駆動制御されるス
テッピングモータ9によって回転する。更に制御回路8
はセンサ−4の受光信号をデータ処理装置20に送出す
る。FIG. 2 is a simplified block diagram of the camera 2. The camera 2 has, for example, 240,000 pixels (600 × 4 pixels).
An area sensor 4 having a resolution of about 00) is provided. The camera 2 has a filter wheel 6 having a plurality of narrow-band filters 5. For example, the filter 5 is switched by rotating the filter wheel 6. Filter 5
Is received by the area sensor 4 via, for example, a condenser lens 7 as optical means. The filter wheel 6 is rotated by a stepping motor 9 driven and controlled by a control circuit 8. Further, the control circuit 8
Sends the light receiving signal of the sensor-4 to the data processing device 20.
【0032】ここでフィルタ5は、例えば可視光域波長
の450,550,625,650,675,700n
mの中から適宜選択される。また近赤外域波長の75
0,850,950〜1300nmの中から適宜選択さ
れる。これらの波長は作物の葉の窒素含有率あるいは葉
色値の変化に伴って特徴的な変化を示す帯域を選択する
ことが必要である。したがって、フィルタは可視光域と
近赤外域の両方を用いてもよいし、一方だけを使用して
もよい。なお波長は本実施例に限定されない。図2では
4つのフィルターを示しているが、目的に応じて前記フ
ィルタを装着するものであり随時変更可能であるととも
に使用するフィルターの数を限定するものではない。制
御回路8には更に操作スイッチ10が接続され、操作ス
イッチ10には撮影を行うための撮影開始スイッチ10
a、撮影を停止するための撮影停止スイッチ10b、フ
ィルタを切り換えるフィルタ切り換えスイッチ10c、
撮影データを送出するデータ送信スイッチ10d及び電
源スイッチ10e等を備えている。Here, the filter 5 is, for example, 450, 550, 625, 650, 675, 700n having a wavelength in the visible light range.
m is appropriately selected. Also, the near infrared wavelength of 75
0, 850, 950 to 1300 nm. For these wavelengths, it is necessary to select a band that shows a characteristic change with a change in the nitrogen content or leaf color value of the crop leaves. Accordingly, the filter may use both the visible light region and the near infrared region, or may use only one of them. Note that the wavelength is not limited to the present embodiment. Although four filters are shown in FIG. 2, the filters are mounted according to the purpose and can be changed at any time, and the number of filters to be used is not limited. An operation switch 10 is further connected to the control circuit 8, and the operation switch 10 is a photographing start switch 10 for photographing.
a, a shooting stop switch 10b for stopping shooting, a filter changeover switch 10c for switching a filter,
It is provided with a data transmission switch 10d for transmitting photographing data, a power switch 10e, and the like.
【0033】図3にデータ処理装置20のブッロク図を
示している。図3に示すデータ処理装置20は、エリア
センサ4の画像信号をデジタル信号に変換するアナログ
・デジタル変換器(以下「A/D変換器」という)21
と、A/D変換後の画像データを記憶するフレームメモ
リ22、画像データを視覚的に表示するモニタ23及び
画像処理ボード24を備え、これらは、インプットアウ
トプットポート(以下「I/Oポート」という)25を
介して画像データを演算処理するCPU26に連絡して
ある。また、インターフェースボード(以下「I/Fボ
ード」という)27を介して後述する葉身窒素量測定装
置30が接続してある。更に制御プログラム等を記憶し
た読み出し専用メモリ(以下「ROM」という)28
と、演算結果等を記憶して適宜読み出し可能な読み出し
書き込みメモリ(以下「RAM」という)29がCPU
26に接続されている。FIG. 3 is a block diagram of the data processing device 20. A data processing device 20 shown in FIG. 3 is an analog-to-digital converter (hereinafter, referred to as an “A / D converter”) 21 that converts an image signal of the area sensor 4 into a digital signal.
And a frame memory 22 for storing the image data after A / D conversion, a monitor 23 for visually displaying the image data, and an image processing board 24. ) To a CPU 26 for performing arithmetic processing on image data. Further, a leaf blade nitrogen amount measuring device 30 described later is connected via an interface board (hereinafter, referred to as an “I / F board”) 27. Read-only memory (hereinafter, referred to as “ROM”) 28 further storing a control program and the like.
And a read / write memory (hereinafter, referred to as “RAM”) 29 that can store the operation result and the like and read it out as appropriate,
26.
【0034】さて、カメラ2の電源スイッチ10eを押
すと、エリアセンサー4によって像の反射信号が受光さ
れて画像信号となり、この画像信号はデータ送信スイッ
チ10dを押すことでデータ処理装置20に送出され
る。データ処理装置20では画像処理ボード24によっ
て処理されてモニター23に映し出される。モニター2
3で圃場1を確認しながらカメラ2の位置をセットして
撮影範囲を確定する。撮影範囲が確定したら、現在セッ
トされているフィルタ5を通して撮影開始スイッチ10
aを押して圃場1で成育する稲の葉を撮影し、次にフィ
ルタ切り換えスイッチ10cによって制御回路8からス
テッピングモータ9を回転させる信号が出力されフィル
タホイール6を回転させてフィルタ5を切り換えた後、
撮影スイッチ10aを押して撮影する。このようにして
フィルタ5を順次切り換えながら必要なフィルタ5ごと
に撮影は行われる。結果的に各フィルタ5ごとに画像信
号は作成される。ここでカメラ2のエリアセンサー4に
大容量の記憶素子がなければ、撮影の都度データ処理装
置20にデータを送信するようデータ送信スイッチ10
dを押す。When the power switch 10e of the camera 2 is pressed, the reflection signal of the image is received by the area sensor 4 to become an image signal, and this image signal is sent to the data processing device 20 by pressing the data transmission switch 10d. You. In the data processing device 20, the image data is processed by the image processing board 24 and displayed on the monitor 23. Monitor 2
In step 3, the position of the camera 2 is set while confirming the field 1, and the photographing range is determined. When the photographing range is determined, the photographing start switch 10 is passed through the currently set filter 5.
After pressing a, the leaves of rice growing in the field 1 are photographed, and then a signal for rotating the stepping motor 9 is output from the control circuit 8 by the filter changeover switch 10c, and the filter 5 is switched by rotating the filter wheel 6;
The photographing switch 10a is pressed to photograph. In this way, the photographing is performed for each required filter 5 while sequentially switching the filters 5. As a result, an image signal is created for each filter 5. Here, if the area sensor 4 of the camera 2 does not have a large-capacity storage element, the data transmission switch 10 transmits data to the data processing device 20 every time shooting is performed.
Press d.
【0035】以上のように構成された測定装置のカメラ
2によって撮影した単位画素のデータは次のように処理
される。図4は圃場をカメラ2の視点0から撮影したと
きの、カメラ2の地上高h、俯角θ、画角ψ及び視野距
離l1,l2等を示した図である。また図5(a)はエ
リアセンサー4の画素座標ijで、図5(b)はこの画
素によって取得した圃場面積Aijを示している。図5
で明らかなように各画素座標ijで取得した圃場画像は
それぞれ面積が異なる。従って同じ圃場であっても画素
座標ijごとに情報量の密度が異なる。これを次の面積
関数によって補正する。ここで言う面積関数とは一般的
には2次射影変換といわれる数学的解析法であるのでそ
の概要のみを説明する。上記カメラ2の地上高hあるい
は視野距離l、撮影の俯角θ、カメラ2固有の係数であ
る画角ψ及び画素数とによって次の面積関数が成立す
る。The data of the unit pixel photographed by the camera 2 of the measuring device configured as described above is processed as follows. FIG. 4 is a diagram showing the ground height h, the depression angle θ, the angle of view ψ, the viewing distances l1, l2, and the like of the camera 2 when the field is photographed from the viewpoint 0 of the camera 2. FIG. 5A shows the pixel coordinates ij of the area sensor 4, and FIG. 5B shows the field area Aij acquired by the pixels. FIG.
As is apparent from the above, the field images acquired at the respective pixel coordinates ij have different areas. Therefore, even in the same field, the density of the information amount differs for each pixel coordinate ij. This is corrected by the following area function. The area function referred to here is a mathematical analysis method generally called a quadratic projection transformation, and therefore only its outline will be described. The following area function is established by the ground height h or the viewing distance l of the camera 2, the angle of depression θ of photographing, the angle of view で which is a coefficient unique to the camera 2, and the number of pixels.
【数1】 (俯角) Aij = f(θ、h、i,j,x1、x2…) … (視野距離) Aij = g(θ、l、i,j,x1、x2…) … Aij:画素座標ijで取得した圃場実面積 i,j:画素の座標 x1:画角(カメラ固有) x2:画素数(カメラ固有) これによって、俯角θと、地上高hあるいは視野距離l
と、を与えることにより画素座標ごとの実面積Aijが
演算できる。つまり、俯角に基づいて得られる圃場実面
積式1−と視野距離に基づいて得られる圃場実面積式
1−のいずれかによって実面積を得ることができる。(Depression angle) Aij = f (θ, h, i, j, x1, x2...) (Viewing distance) Aij = g (θ, 1, i, j, x1, x2...) Aij: pixel Field actual area acquired at coordinates ij, i, j: pixel coordinates x1: angle of view (camera specific) x2: number of pixels (camera specific) Thus, depression angle θ, ground height h or viewing distance l
, The actual area Aij for each pixel coordinate can be calculated. That is, the actual area can be obtained by either the field actual area formula 1 obtained based on the depression angle or the field actual area formula 1 obtained based on the viewing distance.
【0036】ここで画素座標ijにおける反射光の受光
(強度)量をPijとするとHere, assuming that the amount of received light (intensity) of the reflected light at the pixel coordinates ij is Pij
【数2】P’ij=Pij/Aij となって、実面積Aijで画素ijで取得した受光量P
ijを除することで、画素座標ijで取得した圃場の実
面積の大小に影響されない単位面積当たりの反射光量と
することができる。以上のようにして、画素座標ijご
とに面積補正が行えて、撮影により取得した実面積の大
きさに影響されない画素座標ijごとの反射光量を得
る。以上で、所定の地上高hあるいは視野距離lで、所
定の俯角θで撮影した場合において、2次射影変換によ
る面積補正について説明した。[Mathematical formula-see original document] P'ij = Pij / Aij, and the received light amount P acquired by the pixel ij with the actual area Aij
By dividing ij, it is possible to obtain the amount of reflected light per unit area that is not affected by the magnitude of the actual area of the field acquired at the pixel coordinates ij. As described above, the area correction can be performed for each pixel coordinate ij, and the amount of reflected light for each pixel coordinate ij that is not affected by the size of the actual area obtained by imaging is obtained. As described above, the area correction by the secondary projection conversion in the case where the image is taken at the predetermined ground height h or the viewing distance l and at the predetermined depression angle θ has been described.
【0037】次に画素座標ijごとに俯角θが異なるの
で、θに伴う俯角補正を行う。図6のように基準板もし
くは圃場の同じ位置の作物葉の反射光を同じ距離のもと
で測定する。例えば俯角θ1から俯角θ2まで変化させ
て、好ましくはエリアセンサー4の中心部の画素座標の
反射光量によって補正係数を定めれば良い。例えば、俯
角θが60゜における反射光量の補正係数をK60゜=1
とおけば、Next, since the depression angle θ differs for each pixel coordinate ij, the depression angle correction accompanying θ is performed. As shown in FIG. 6, the reflected light of the reference plate or the crop leaf at the same position in the field is measured at the same distance. For example, the correction coefficient may be determined by changing the depression angle θ1 from the depression angle θ2, preferably based on the amount of reflected light at the pixel coordinates at the center of the area sensor 4. For example, when the depression angle θ is 60 °, the correction coefficient of the reflected light amount is K60 ° = 1.
If so,
【数3】 俯角θ=60゜: K60゜=1 俯角θ=50゜: 俯角50゜の反射光量/俯角60゜の反射光量 =俯角50゜における補正係数=K50゜ 俯角θ=40゜: 俯角40゜の反射光量/俯角60゜の反射光量 =俯角40゜における補正係数=K40゜ ・ ・ 俯角θ=10゜: 俯角10゜の反射光量/俯角60゜の反射光量 =俯角10゜における補正係数=K10゜ となって、各俯角θにおける補正係数が定まり、画素座
標ijごとの補正係数Kijが定まる。しがって、前記
面積補正後に得られたP’ijと補正係数Kijによっ
て、Depression angle θ = 60 °: K60 ° = 1 Depression angle θ = 50 °: Reflection light amount at depression angle 50 ° / reflection light amount at depression angle 60 ° = Correction coefficient at depression angle 50 ° = K50 ° Depression angle θ = 40 °: Depression angle Reflection light amount at 40 ° / reflection light amount at 60 ° depression angle = Correction coefficient at 40 ° depression angle = K40 ゜ Depression angle θ = 10 °: Reflection light amount at 10 ° depression angle / reflection light amount at 60 ° depression angle = Correction coefficient at 10 ° depression angle = K10 ゜, the correction coefficient at each depression angle θ is determined, and the correction coefficient Kij for each pixel coordinate ij is determined. Therefore, by the P′ij obtained after the area correction and the correction coefficient Kij,
【数4】P”ij=Kij・P’ij となって、俯角θによる俯角補正ができる。以上俯角θ
に関する補正について説明した。いずれにしても面積補
正においては予め所定の値(θ、h、l等)を入力して
おくこと、あるいは俯角補正においては予め複数の俯角
θで反射光量を測定して画素座標ごとに補正係数Kij
を定めておくことが必要である。P′ij = Kij · P′ij, and the depression angle can be corrected by the depression angle θ.
The correction regarding the above has been described. In any case, in the area correction, a predetermined value (θ, h, l, etc.) is input in advance, or in the depression angle correction, the amount of reflected light is measured in advance at a plurality of depression angles θ, and a correction coefficient is set for each pixel coordinate. Kij
It is necessary to define
【0038】次にカメラ2のエリアセンサ4で受光する
反射光量は、基準板3の反射光量と圃場1の作物葉の反
射光量である。基準板3の反射光量を測定するときに
は、俯角補正において基準とした俯角θ、上記例では俯
角60゜における基準板反射光量を測定することが好ま
しい。このようにして測定した基準板反射光量をP0と
すれば、Next, the reflected light amount received by the area sensor 4 of the camera 2 is the reflected light amount of the reference plate 3 and the reflected light amount of the crop leaves in the field 1. When measuring the amount of reflected light from the reference plate 3, it is preferable to measure the amount of reflected light from the reference plate at a depression angle θ used as a reference in the depression angle correction, in the above example, at a depression angle of 60 °. Assuming that the reference plate reflected light amount measured in this way is P0,
【数5】Rij=P”ij/P0 Rij:画素座標ijごとの反射係数 によって、稲の葉の反射率を求めることができる。この
反射率は稲の葉の窒素含有率を求めるために利用され
る。これら数式1乃至数式5はROM28に記憶してあ
る。前述の基準板反射光量P0は次のようにして測定記
憶される。カメラ2に備えてあるフィルタ5を切り換え
てフィルタごとに基準板3の反射光量を測定しデータ処
理装置20に送出して、データ処理装置20ではこれら
をA/D変換器21によってデジタル変換してRAM2
9に記憶する。即ち基準板反射光量P0の値はフィルタ
5ごとに測定して記憶する。Rij = P "ij / P0 Rij: The reflectance of rice leaves can be determined by the reflection coefficient for each pixel coordinate ij. This reflectance is used to determine the nitrogen content of rice leaves. These formulas 1 to 5 are stored in the ROM 28. The above-mentioned reference plate reflected light amount P0 is measured and stored as follows: The filter 5 provided in the camera 2 is switched and the reference is set for each filter. The amount of reflected light from the plate 3 is measured and sent to the data processing device 20.
9 is stored. That is, the value of the reference plate reflected light amount P0 is measured and stored for each filter 5.
【0039】カメラ2によってフィルタ5を切り換えて
フィルタごとに、圃場1のある範囲の稲の葉の反射光量
を受光してデータ処理装置20に送出し、データ処理装
置20では、A/D変換器21によって信号をデジタル
に変換し、フレームメモリ22に記憶する。CPU26
は、フレームメモリ22に記憶してあるフィルタ5ごと
の葉の反射光量について、各画素によって受光された受
光量の平均値を求めて、予めROM28に記憶された前
記数式に基づいて反射率を演算してRAM29に記憶す
る。これで単位画素によるある範囲の、例えば1平方メ
ートル範囲の作物葉による反射率が記憶される。The filter 5 is switched by the camera 2 and the amount of reflected light of the leaves of the rice in a certain area of the field 1 is received and transmitted to the data processor 20 for each filter. The signal is converted into a digital signal by 21 and stored in the frame memory 22. CPU26
Calculates the average value of the amount of light received by each pixel with respect to the amount of reflected light of the leaves of each filter 5 stored in the frame memory 22 and calculates the reflectance based on the above-described mathematical expression stored in the ROM 28 in advance. And store it in the RAM 29. This stores the reflectance of a certain range of the unit pixels, for example, the crop leaves in a range of one square meter.
【0040】図7及び図8で示すものは、圃場1の作物
葉を撮影した24万画素のデータを更に複数の区画に分
割して処理する例を示している。例えば、カメラ2によ
ってフィルタ5を切り換えてフィルタごとに、圃場1の
ある範囲の稲の葉の反射光量を受光してデータ処理装置
20に送出し、データ処理装置20では、A/D変換器
21によって信号をデジタルに変換し、フレームメモリ
22に記憶する。CPU26は、フレームメモリ22に
記憶してあるフィルタ5ごとの葉の反射光量について、
図7のように、例えば、左上から区画NO〜を決定
し、区画内の各画素によって受光された受光量の平均値
を求めて、予めROM28に記憶された前記数式に基づ
いて各区画ごとの反射率を演算してRAM29に記憶す
る。モニター23には画像処理ボード24で処理された
画像が表示される。FIGS. 7 and 8 show an example in which data of 240,000 pixels obtained by photographing crop leaves in the field 1 is further divided into a plurality of sections and processed. For example, the filter 5 is switched by the camera 2, and for each filter, the reflected light amount of the rice leaf in a certain area of the field 1 is received and transmitted to the data processing device 20. The signal is converted into a digital signal and stored in the frame memory 22. The CPU 26 determines the amount of reflected light of the leaves for each filter 5 stored in the frame memory 22.
As shown in FIG. 7, for example, sections NO to are determined from the upper left, an average value of the amount of light received by each pixel in the section is obtained, and each section is The reflectance is calculated and stored in the RAM 29. The image processed by the image processing board 24 is displayed on the monitor 23.
【0041】ここでの区分は次のようにして決定され
る。まず図7で示す区分の第1の方法は、圃場を撮影し
て単位画素で得られた圃場実面積Aijのうち最大値を
示す画素(図7では〜のそれぞれ)の圃場実面積を
基準として、つまりこの最大圃場実面積を基準面積とし
て、隣り合う複数画素を組み合わせて一定面積となるよ
うに全ての画素を区分する。このとき単位画素を更に分
割するようなことになっても、単位面積当たりの反射光
量が求めてあるので、分割した面積に単位面積当たりの
反射光量が反映できるので可能である。以上のように区
分してここでは便宜上9区分されとものとする。つま
り、図7の最上部にあたる画素〜のそれぞれが最大
実面積であったとし、この実面積を基準として、以下の
画素を一定面積に区分すると、〜が3画素分、か
らが5画素分で一定面積となることを示している。実
際にはもっと複雑な区分となるが、ここでは簡略的に示
している。ここで一定面積が1m2から5m2 となる
ようにカメラを配置して撮影することが好ましい。これ
より小さい単位に区分しても、作物葉の大きさや植裁密
度等から、画素ごとで得られる反射光量すべてに作物葉
の情報が反映されないだけでなく、作業効率が低下する
ものとなる。逆に区分面積があまり大きすぎると、作業
効率は向上するが得られる情報が粗雑となり、精度の低
下を招くことになる。The division here is determined as follows. First, a first method of the division shown in FIG. 7 is based on the actual field area of the pixel (each in FIG. 7) showing the maximum value among the actual field areas Aij obtained by unit pixels by photographing the field. That is, with the maximum actual field area as a reference area, a plurality of adjacent pixels are combined to divide all the pixels so as to have a constant area. At this time, even if the unit pixel is further divided, the reflected light amount per unit area can be reflected on the divided area because the reflected light amount per unit area is obtained, so it is possible. It is assumed that the image data is divided as described above and divided into nine data for convenience. That is, it is assumed that each of the pixels at the top of FIG. 7 has the maximum real area, and the following pixels are divided into a certain area based on this real area. This shows that the area is constant. Actually, it is a more complicated division, but it is simply shown here. Here, it is preferable that the camera is arranged so that the fixed area is 1 m 2 to 5 m 2 and shooting is performed. Even if the unit is divided into smaller units, not only the information on the crop leaves is not reflected in all the reflected light amounts obtained for each pixel, but also the work efficiency is reduced due to the size of the crop leaves and the planting density. Conversely, if the sectional area is too large, the work efficiency will be improved, but the obtained information will be coarse and the accuracy will be reduced.
【0042】次に図8で示す区分の第2の方法は、圃場
を撮影して単位画素で得られた圃場実面積Aijのう
ち、所定面積、例えば1m2 を超えない画素(区分
〜に含まれる画素)だけを選択し、所定面積を基準面
積として隣り合う複数画素を組み合わせて所定面積とな
るように全ての画素を区部する。このとき単位画素を更
に分割するようなことになって、単位面積当たりの反射
光量が求めてあるので、分割した面積に単位面積当たり
の反射光量が反映できるので可能である。ここでは便宜
上9区分されたものとする。図8においては、最上部の
3画素は所定面積を超える画素であり除外して、一定面
積以下となる画素のうち、区分〜が丁度所定面積と
なり、〜が3画素分で所定面積となり、からが
4画素分で所定面積となることを示している。実際には
もっと複雑な区分となるが、ここでは簡略的に示してい
る。所定面積を1m2 とすることは、これより小さい
単位に区分しても、作物葉の大きさや植裁密度等から、
画素ごとで得られる反射光量すべてに作物葉の情報が反
映されないだけでなく、作業効率が低下するものとな
る。逆に区分面積があまり大きすぎると、作業効率は向
上するが得られる情報が粗雑となり、精度の低下を招く
ことになる。[0042] Next a second method of classification shown in FIG. 8, of the field actual area Aij obtained in a unit pixel by photographing a field, predetermined area, included in the pixel (segment-for example, it does not exceed 1 m 2 ), And a plurality of adjacent pixels are combined with a predetermined area as a reference area to partition all the pixels so as to have a predetermined area. At this time, since the unit pixel is further divided and the amount of reflected light per unit area is obtained, the amount of reflected light per unit area can be reflected on the divided area. Here, it is assumed that the image is divided into nine sections for convenience. In FIG. 8, the uppermost three pixels are pixels that exceed a predetermined area and are excluded, and among the pixels having a certain area or less, the division is just a predetermined area, and is a predetermined area for three pixels. Indicates that a predetermined area is obtained for four pixels. Actually, it is a more complicated division, but it is simply shown here. Making the predetermined area 1 m 2 means that even if the area is divided into smaller units, the size of crop leaves, planting density, etc.
Not only the information on the crop leaves is not reflected in all the reflected light amounts obtained for each pixel, but also the working efficiency is reduced. Conversely, if the sectional area is too large, the work efficiency will be improved, but the obtained information will be coarse and the accuracy will be reduced.
【0043】さて、RAM29には、複数のフィルタ5
ごとの受光範囲内の作物葉の反射率と、フィルタ5ごと
に9区画に処理されたそれぞれの作物葉の反射率とが記
憶されている。このRAM29に記憶されたフィルタ5
ごとの反射率、あるいはフィルタ5ごとに9区画に処理
した反射率を説明変数にして、同じ受光範囲内、あるい
は同じ区画内で成育する葉を採取して、この葉の作物情
報である、例えば窒素含有率を直接化学分析することに
よって、あるいは葉色値を直接葉の色を測定することに
よって求め、この窒素含有率あるいは葉色値を目的変数
として、受光範囲内の作物葉の作物情報を求める関係
式、9区画ごとの作物葉の作物情報を求める関係式(第
1の作物関係式)を作成して、ROM28に記憶してお
く。The RAM 29 has a plurality of filters 5.
The reflectance of the crop leaves within the light receiving range for each of the filters and the reflectance of each crop leaf processed into nine sections for each filter 5 are stored. The filter 5 stored in the RAM 29
By using the reflectance of each of the filters or the reflectance processed in 9 sections for each filter 5 as an explanatory variable, a leaf growing in the same light receiving range or in the same section is collected, and the crop information of the leaf, for example, The relationship between the direct chemical analysis of the nitrogen content or the leaf color value obtained by directly measuring the leaf color, and using the nitrogen content or the leaf color value as an objective variable to obtain the crop information of the crop leaf within the light receiving range. An equation and a relational equation (first crop relational equation) for obtaining the crop information of the crop leaves for each of the nine sections are created and stored in the ROM 28.
【0044】更に詳説すると、仮に区画NOにおける
フィルタ1による反射率R1、フィルタ2による反射率
R2、フィルタ3による反射率R3、フィルタ4による
反射率R4が存在し、区画内の作物葉を化学分析して取
得した窒素含有率N1が存在するとき、More specifically, if there is a reflectance R1 by the filter 1, a reflectance R2 by the filter 2, a reflectance R3 by the filter 3, and a reflectance R4 by the filter 4 in the section NO, the crop leaves in the section are chemically analyzed. When the nitrogen content N1 obtained by
【数6】 N1 = F0+F1・R1+F2・R2+F3・R3+F4・R4 が成立するとすれば、複数の窒素含有率Nを測定するこ
とによってAssuming that N1 = F0 + F1 · R1 + F2 · R2 + F3 · R3 + F4 · R4, a plurality of nitrogen contents N are measured.
【数7】 N1 = F0+F1・R11+F2・R21+F3・R31+F4・R41 N2 = F0+F1・R12+F2・R22+F3・R32+F4・R42 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Nn = F0+F1・R1n+F2・R2n+F3・R3n+F4・R4n となって、これらを重回帰分析すれば、N1 = F0 + F1 · R11 + F2 · R21 + F3 · R31 + F4 · R41 N2 = F0 + F1 · R12 + F2 · R22 + F3 · R32 + F4 · R42 · · · · · · Nn = F0 + F1 · R1n + F3 · R4n By regression analysis,
【数8】 N = F0+F1・R1+F2・R2+F3・R3+F4・R4+C N:測定対象の窒素含有率,F0〜F4:定数,R1〜R
4:フィルタごとの反射率 C:補正値 として、関係式(第1の作物関係式)を求めることがで
きる。葉色値についても同様にして関係式を求めること
ができる。この数式8をROM28に記憶しておく。N = F0 + F1 · R1 + F2 · R2 + F3 · R3 + F4 · R4 + C N: Nitrogen content to be measured, F0 to F4: constant, R1 to R
4: Relational reflectance (first crop relational expression) can be obtained as the reflectance C for each filter. The relational expression can be similarly obtained for the leaf color value. This equation 8 is stored in the ROM 28.
【0045】このようにして数式1乃至数式5並及び数
式8をROM28に記憶しておけば、カメラ2によって
基準板と受光範囲の稲の葉を撮影して、この画像信号を
データ処理装置20に送出すると、データ処理装置20
では、第1の作物関係式に基づいて窒素含有率を演算す
ることができる。これによって、受光範囲内の稲の窒素
含有率あるいは各区画ごとの窒素含有率(第1の作物情
報)NO〜を求めることができる。図7に各区画に
記載された数値がこのとき求められた窒素含有率の一例
である。If Equations 1 to 5 and Equation 8 are stored in the ROM 28 in this manner, the reference plate and the rice leaves in the light receiving area are photographed by the camera 2 and this image signal is processed by the data processor 20. To the data processing device 20
Then, the nitrogen content can be calculated based on the first crop relational expression. As a result, the nitrogen content of the rice within the light receiving range or the nitrogen content (first crop information) NO〜 of each section can be obtained. The numerical values described in each section in FIG. 7 are examples of the nitrogen content obtained at this time.
【0046】次に、葉身窒素量測定装置30の実施例を
図9から図11により説明する。ここに示すものは、携
帯型窒素量測定装置(以下「測定装置」という)30の
主要部分を破断した側面図である。図9及び図10で
は、上方の本体31内に光源部32と、下部に光量検出
装置33としてのフォトダイオード(図示せず)とを設
けた構成となっている。光源部32は、同一円周上に異
なる波長ピークを持つ複数の発光素子であるLED3
4、35を配設して、該LED34、35にはそれぞれ
波長帯域の異なる狭帯域フィルター36,37を設けて
ある。波長帯域は500nm〜1100nmが好まし
く、この波長帯域から、求める葉身窒素量あるいは葉色
値に関係する任意の特定波長の狭帯域フィルター36、
37を選択してある。各LED34、35の発光する光
は、狭帯域フィルター36、37によって特定波長の光
となって、光が反射する拡散反射板38に入射する。ま
たこの拡散反射板38へ各LED34、35の光線がほ
ぼ一定の角度で入射するようにブロック39が形成して
ある。Next, an embodiment of the apparatus 30 for measuring the amount of nitrogen in the blade blade will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view in which a main part of a portable nitrogen amount measuring device (hereinafter referred to as “measuring device”) 30 is broken. FIGS. 9 and 10 show a configuration in which a light source unit 32 is provided in an upper body 31 and a photodiode (not shown) serving as a light amount detection device 33 is provided below. The light source unit 32 includes a plurality of light emitting elements LED3 having different wavelength peaks on the same circumference.
The LEDs 34 and 35 are provided with narrow band filters 36 and 37 having different wavelength bands. The wavelength band is preferably 500 nm to 1100 nm, and from this wavelength band, a narrow band filter 36 of any specific wavelength related to the required leaf nitrogen amount or leaf color value,
37 is selected. The light emitted from each of the LEDs 34 and 35 is converted into light of a specific wavelength by the narrow band filters 36 and 37, and is incident on the diffuse reflection plate 38 that reflects the light. A block 39 is formed so that the light beams of the LEDs 34 and 35 are incident on the diffuse reflection plate 38 at a substantially constant angle.
【0047】拡散反射板38により反射した光は、ブロ
ック39の中央に設けた反射光路40に入射し、反射光
路40の放射側41に設けた拡散透過板42に入射す
る。拡散反射板42は反射光路40の光軸と垂直に設け
られ、円形の磨りガラス状あるいは乳白色のガラスで形
成されている。反射光路40及び拡散反射板38とで囲
まれた空間を光が反射と拡散とを繰り返しながら反射光
路40から出て、拡散透過板42を経て測定葉43を介
して光量検出装置44に入射する。The light reflected by the diffuse reflection plate 38 enters a reflection light path 40 provided at the center of the block 39, and enters a diffusion transmission plate 42 provided on the radiation side 41 of the reflection light path 40. The diffuse reflection plate 42 is provided perpendicular to the optical axis of the reflection optical path 40 and is formed of a circular ground glass or milky white glass. In the space surrounded by the reflection light path 40 and the diffuse reflection plate 38, light exits the reflection light path 40 while repeating reflection and diffusion, and enters the light quantity detection device 44 through the diffusion transmission plate 42 and the measurement leaf 43. .
【0048】さらに、光量検出装置32の上部外周に上
蓋31を繞設して、該上蓋31から延長した腕45は軸
46によって軸支されている。さらに、上蓋31が軸支
される軸46にはコイルバネ47を遊嵌してあり、常に
上蓋31を押し上げるように作用している。つまり、図
11で示すように、測定においては測定葉43を測定場
所に挿入し、上蓋31の上部を押し下げることで測定を
可能にしている。この測定のタイミングは、上蓋31を
押し下げることにより上蓋31の下方に設けた押し下げ
突起(図示せず)が、対向する位置に設けたマイクロス
イッチ48を押し下げることで、上蓋31を押し下げた
ことを検知して測定(光の照射及び光量測定)が行なわ
れる。Further, an upper lid 31 is provided on the outer periphery of the upper part of the light amount detection device 32, and an arm 45 extending from the upper lid 31 is supported by a shaft 46. Further, a coil spring 47 is loosely fitted on a shaft 46 on which the upper lid 31 is supported, and acts so as to always push up the upper lid 31. That is, as shown in FIG. 11, in the measurement, the measurement is enabled by inserting the measurement leaf 43 into the measurement place and pressing down the upper part of the upper lid 31. At the timing of this measurement, it is detected that the push-down protrusion (not shown) provided below the upper cover 31 by pushing down the upper cover 31 pushes down the microswitch 48 provided at the opposing position, thereby pressing down the upper cover 31. (Light irradiation and light quantity measurement).
【0049】次に、図10によって吸光度測定装置1の
ブロック図を示し説明する。光源部32と、光量検出装
置33とからなる測定部で検出されるサンプル葉43の
透過光量は、光量検出装置44によってアナログの信号
に変換されアナログボード50に連絡されている。光源
部32にはLED34、35の発光装置51が設けてあ
る。アナログボード50ではアナログからデジタル信号
へのA/D変換をするか、あるいは電圧から周波数への
V/F変換を行う。変換された信号はI/Oボードを経
由して演算制御装置となるCPUボード53に入力され
る。前記I/Oボード52には、測定結果、演算結果あ
るいは操作指示を表示する液晶表示器LCD54、操作
を行う入力部55、外部装置とデータを入出力するRS
232Cの接続ポート56及びスイッチ48等を設けて
ある。これらCPUボード53とI/Oボード52には
電源ボード57から電源を供給するように接続してあ
る。また、プリンタ58はプリンタI/Fボード59を
介してCPUボード53に接続してある。更にCPUボ
ード53には、読み出し専用メモリ(以下「ROM」と
いう)60と読み出し書き込みメモリ(以下「RAM」
という)61が接続されている。ROM60には、圃場
別あるいは品種別の複数の検量線が記憶してある。この
検量線は、予め窒素含有率を測定した複数の葉に光を照
射して得られる複数の受光量から吸光度を算出し、この
吸光度を説明変数とし、複数の既知の窒素含有率を目的
変数として重回帰分析を行い、予め決定した窒素含有率
(第2の作物情報)を求める関係式(第2の作物関係
式)である。この重回帰分析については前述した数式を
求める手順と説明が重複するので省略する。更にこのR
OM60には、測定装置30において、吸光度を測定し
て窒素含有率などの品質を演算するための一連の、吸光
度の測定から演算と表示を実行するプログラム等が記憶
してある。Next, a block diagram of the absorbance measuring device 1 will be described with reference to FIG. The transmitted light amount of the sample leaf 43 detected by the measuring unit including the light source unit 32 and the light amount detecting device 33 is converted into an analog signal by the light amount detecting device 44 and communicated to the analog board 50. The light source unit 32 is provided with a light emitting device 51 of LEDs 34 and 35. The analog board 50 performs A / D conversion from analog to digital signals or V / F conversion from voltage to frequency. The converted signal is input to a CPU board 53 serving as an arithmetic and control unit via an I / O board. The I / O board 52 includes a liquid crystal display LCD 54 for displaying a measurement result, a calculation result or an operation instruction, an input unit 55 for performing an operation, and an RS for inputting and outputting data to an external device.
A 232C connection port 56 and a switch 48 are provided. The CPU board 53 and the I / O board 52 are connected so that power is supplied from a power supply board 57. The printer 58 is connected to the CPU board 53 via a printer I / F board 59. Further, the CPU board 53 includes a read only memory (hereinafter referred to as “ROM”) 60 and a read / write memory (hereinafter referred to as “RAM”).
61) are connected. The ROM 60 stores a plurality of calibration curves for each field or each variety. This calibration curve calculates absorbance from a plurality of received light amounts obtained by irradiating light to a plurality of leaves whose nitrogen content has been measured in advance, and uses this absorbance as an explanatory variable, and a plurality of known nitrogen contents as objective variables. Is a relational expression (second crop relational expression) for performing a multiple regression analysis to obtain a predetermined nitrogen content rate (second crop information). The description of the multiple regression analysis will be omitted because the procedure for obtaining the above-described formulas is the same as that of the above-described procedure. Furthermore, this R
The OM 60 stores a series of programs for executing the calculation and display from the measurement of the absorbance for measuring the absorbance and calculating the quality such as the nitrogen content in the measuring device 30.
【0050】このように構成された測定装置30の作用
について以下に説明する。測定装置30にサンプル葉4
3を挿入して上蓋31を押し下げると、スイッチ48の
信号がCPUボ−ド53に連絡され、CPUボード53
からは発光制御装置51へ信号を出力して発光制御装置
51から光源部32へ発光信号が送られる。これによ
り、LED34、35からサンプル葉43に向けて光が
交互に照射される。このLED34、35から発光する
光は、狭帯域フィルタ−36、37によって近赤外域と
可視光域の特定波長の光となっており、前述した反射散
乱を繰り返して拡散透過板42から光量検出装置44に
到達するので積分球と同じ程度にサンプル葉43に均一
に照射される。The operation of the measuring device 30 configured as described above will be described below. Sample leaf 4 in measuring device 30
3 is inserted and the upper lid 31 is pushed down, the signal of the switch 48 is communicated to the CPU board 53, and the CPU board 53
, A signal is output to the light emission control device 51, and a light emission signal is sent from the light emission control device 51 to the light source unit 32. Accordingly, light is alternately emitted from the LEDs 34 and 35 toward the sample leaves 43. The light emitted from the LEDs 34 and 35 is converted into light having a specific wavelength in the near-infrared region and visible light region by the narrow band filters 36 and 37. Since the sample leaves 43 are reached, the sample leaves 43 are evenly irradiated to the same extent as the integrating sphere.
【0051】サンプル葉43に光が照射されると、その
透過光または反射光が光量検出装置44によりLED3
4,35ごとに受光され、該受光信号はA/D変換のた
めにアナログボード50に連絡される。アナログボード
50では、A/D変換を行い、次にI/Oボード52を
経由してCPUボード53に入力される。CPUボード
53においては、サンプル葉43の透過光又は反射光か
ら光の透過率あるいは吸光度を算出するようにしてあ
り、その値がRAM61に記憶される。RAM61に記
憶された吸光度と、ROM33に予め記憶された窒素含
有率を求める関係式とによって、測定した葉の窒素含有
率を演算することができる。入力部55には、測定装置
30の電源を投入する電源スイッチ55a、透過光測定
を可能にする測定スイッチ55b、ROM60に記憶し
た検量線(式)、あるいはRAM61に記憶した吸光度
あるいは透過光データや演算結果、サンプルNO等を読
み出す切り換え機能を備えた読み出しスイッチ55cを
備えている。When the sample leaves 43 are irradiated with light, the transmitted light or the reflected light is converted by the light amount detection device 44 into the LED 3.
Light is received every 4, 35, and the received light signal is transmitted to the analog board 50 for A / D conversion. The analog board 50 performs A / D conversion, and then inputs the data to the CPU board 53 via the I / O board 52. The CPU board 53 calculates the light transmittance or the absorbance from the transmitted light or the reflected light of the sample leaf 43, and the value is stored in the RAM 61. The measured nitrogen content of the leaf can be calculated from the absorbance stored in the RAM 61 and the relational expression for calculating the nitrogen content stored in the ROM 33 in advance. The input unit 55 includes a power switch 55a for turning on the power of the measuring device 30, a measurement switch 55b for enabling transmitted light measurement, a calibration curve (formula) stored in the ROM 60, and absorbance or transmitted light data stored in the RAM 61. A readout switch 55c having a switching function of reading out a calculation result, a sample number, and the like is provided.
【0052】以下に第1の作物情報と第2の作物情報に
より圃場作物の栄養診断を行う場合の第1の実施例につ
いて説明する。カメラ2によって、基準板3の反射光
と、自然光に晒される圃場1から稲の成育によって増減
する作物情報である、例えば窒素含有率に関連した波長
の反射光量とを測定する。図2乃至図4で示したように
データ処理装置20においては、カメラ2で測定した受
光範囲内の葉の反射光量と、ROM28に記憶した受光
範囲内の反射率を求める数式とによって反射率を演算
し、求めた反射率とROM28に記憶してある第1の作
物関係式とによって、第1の作物情報であるカメラ2の
受光範囲内の窒素含有率を得てRAM29に記憶する。Hereinafter, a first embodiment in which a nutrition diagnosis of a field crop is performed based on the first crop information and the second crop information will be described. The camera 2 measures the reflected light from the reference plate 3 and the amount of reflected light of a wavelength related to, for example, the nitrogen content, which is crop information that increases or decreases as the rice grows from the field 1 exposed to natural light. As shown in FIGS. 2 to 4, in the data processing device 20, the reflectance is calculated by the reflected light amount of the leaves within the light receiving range measured by the camera 2 and the formula for calculating the reflectance within the light receiving range stored in the ROM 28. Based on the calculated and calculated reflectance and the first crop relational expression stored in the ROM 28, the nitrogen content in the light receiving range of the camera 2 as the first crop information is obtained and stored in the RAM 29.
【0053】次に、カメラ2の受光範囲内で成育する稲
の葉の窒素含有率を測定し補正する場合について説明す
る。装置30で測定した稲の葉の窒素含有率(第2の作
物情報)は、直接稲の葉から得た測定値であり、測定方
位、植栽密度などの影響は受けていない。従って本発明
では第1の作物情報と第2の作物情報との差違を演算す
る。例えば先の測定で第1の作物情報が4.0%、装置
30の測定で第2の作物情報が3.0%であったとする
と、装置30の値を第2の作物情報としてRAM61に
記憶する。測定装置30の接続ポート56からデータ処
理装置20のI/Fボードを介して測定装置30で求め
た第2の作物情報をデータ処理装置20に送出してRA
M29に記憶する。装置20ではRAM29の第1の作
物情報と第2の作物情報の差違、−1%に基づいて第1
の作物情報に−1%を加えて3.0%と補正する。Next, the case where the nitrogen content of the rice leaves growing within the light receiving range of the camera 2 is measured and corrected will be described. The nitrogen content (second crop information) of the rice leaves measured by the device 30 is a measurement value obtained directly from the leaves of the rice, and is not affected by the measurement orientation, the planting density, and the like. Therefore, in the present invention, the difference between the first crop information and the second crop information is calculated. For example, if the first crop information is 4.0% in the previous measurement and the second crop information is 3.0% in the measurement of the device 30, the value of the device 30 is stored in the RAM 61 as the second crop information. I do. The second crop information obtained by the measuring device 30 is transmitted from the connection port 56 of the measuring device 30 via the I / F board of the data processing device 20 to the data processing device 20 and RA is output.
Store it in M29. The device 20 determines the first crop information based on the difference between the first crop information and the second crop information in the RAM 29, -1%.
-1% is added to the crop information of the above, and corrected to 3.0%.
【0054】つまり、この差違をあらためて補正値とし
てRAM29に記憶しておいて、他の受光範囲の作物葉
の反射光をカメラ2で測定し装置20で演算した値は、
すべて先の差違−1%を加えて補正する。これによっ
て、測定方位、栽植密度の影響を受けない測定がカメラ
2と装置20によって実現可能となる。しかも、RAM
29に補正値を記憶した後においては、少なくとも同じ
圃場における装置30による多くの測定は不要となり、
カメラ2による1度の測定で、これまでにない精度で測
定ができる。なお、測定装置30による窒素含有率の測
定は、圃場1内の作物葉すべてに対して行うことはな
く、圃場1内の代表作物葉の窒素含有率を測定すればよ
い。In other words, this difference is stored again in the RAM 29 as a correction value, and the reflected light of the crop leaves in other light receiving ranges is measured by the camera 2 and the value calculated by the device 20 is as follows:
All are corrected by adding the difference -1%. Thereby, the measurement which is not affected by the measurement direction and the planting density can be realized by the camera 2 and the device 20. And RAM
After storing the correction value in 29, at least many measurements by the device 30 in the same field become unnecessary,
With one measurement by the camera 2, measurement can be performed with unprecedented accuracy. Note that the measurement of the nitrogen content by the measuring device 30 does not need to be performed for all the crop leaves in the field 1, but may be performed by measuring the nitrogen content of the representative crop leaves in the field 1.
【0055】次に栄養診断の第2の実施例について説明
する。カメラ2によって、基準板3の反射光と、自然光
に晒される圃場1から稲の成育によって増減する作物情
報である、例えば窒素含有率に関連した波長の反射光量
とを測定する。図2乃至図4で示したようにデータ処理
装置20において、カメラ2で測定したNO〜NO
の区画に分割した反射光量と、ROM28に記憶した区
画ごとの反射率を求める数式とによって反射率を演算
し、求めた反射率とROM28に記憶してある第1の作
物関係式とによって、第1の作物情報である区画ごとの
窒素含有率を得てRAM29に記憶する。Next, a second embodiment of the nutrition diagnosis will be described. The camera 2 measures the reflected light from the reference plate 3 and the amount of reflected light of a wavelength related to, for example, the nitrogen content, which is crop information that increases or decreases as the rice grows from the field 1 exposed to natural light. As shown in FIGS. 2 to 4, NO to NO measured by the camera 2 in the data processing device 20.
The reflectance is calculated by the reflected light amount divided into the sections and the formula for calculating the reflectance for each section stored in the ROM 28, and the calculated reflectance and the first crop relational expression stored in the ROM 28 are used to calculate the reflectance. The nitrogen content for each section, which is one crop information, is obtained and stored in the RAM 29.
【0056】次に測定者によってあるいは装置20によ
って、ここで得られた区画ごとの値の中から任意の2区
画の窒素含有量を選択し、好ましくは窒素含有率が最大
値と最小値となった区画を選択する。図7または図8で
選択した区画、例えば最大値であるNOの4.2%の
区画と、最小値であるNOの2.4%の区画に該当す
る圃場の区画で成育する稲の葉の窒素含有率を測定装置
30で測定する。ここで測定する窒素含有率は測定方
位、植栽密度などの影響は受けていない。Next, the nitrogen content of any two sections is selected from the values for each section obtained here by the operator or by the apparatus 20, and preferably, the nitrogen content becomes the maximum value and the minimum value. Select the parcel that has been set. 7 or 8, for example, a section of 4.2% of the maximum NO and a section of the field corresponding to the section of 2.4% of NO which is the minimum value of the rice leaves growing in the field section. The nitrogen content is measured by the measuring device 30. The nitrogen content measured here is not affected by the measurement orientation, planting density, and the like.
【0057】測定装置30では、前述したように圃場の
前記選択した2区画に該当する稲の葉身から直接、作物
の成育によって増減する作物情報である葉身窒素率に関
連した波長の光を照射して得られる受光量から、この例
では受光量を吸光度に換算して、該吸光度と、吸光度か
ら葉身窒素率を求めるために予め定めた第2の作物関係
式と、から前記2区画の窒素含有率が演算される。そし
て、NO区画が3.0%とNO7区画が2.4%と求
められ、この値を第2の作物情報としてRAM61に記
憶する。測定装置30の接続ポート56からデータ処理
装置20のI/Fボードを介して測定装置30で求めた
2区画の窒素含有率をデータ処理装置20に送出してR
AM29に記憶する。As described above, the measuring device 30 directly emits light having a wavelength related to the leaf nitrogen rate, which is crop information that increases or decreases as the crop grows, from the leaf blade of the rice corresponding to the two selected sections of the field. In this example, the amount of light received is converted into the absorbance from the amount of light obtained by irradiation, and the two divisions are calculated from the absorbance and a second crop-related equation predetermined to determine the leaf nitrogen rate from the absorbance. Is calculated. Then, the NO section is determined to be 3.0% and the NO7 section is determined to be 2.4%, and this value is stored in the RAM 61 as second crop information. The nitrogen content of the two compartments determined by the measuring device 30 is sent out to the data processing device 20 from the connection port 56 of the measuring device 30 via the I / F board of the data processing device 20 and R
Store it in AM29.
【0058】RAM29に記憶した第2の作物情報であ
る2区画の窒素含有率に基づいて、同じくRAM29に
記憶した第1の作物情報(NO〜NOの窒素含有
率)を区画ごとに補正して第3の作物情報とすることに
ついて図12により説明する。図12に示すものは、横
軸を測定装置30で測定した窒素含有率(第2の作物情
報)とし、縦軸をデータ処理装置20で演算された窒素
含有率(第1の作物情報)とした図である。つまり測定
装置30による2区画の窒素含有率3.0%と2.4%
と、デ−タ処理装置20による2区画のNO4.2%
とNO3.6%の窒素含有率とによって作成した図で
ある。このようにして、実際に直接、測定装置30によ
って稲の葉身から測定した2区画の窒素含有率と、カメ
ラ2で測定した窒素含有率との関係からなる単関数で表
される直線によって相互関係を明らかにして、この単関
数によってカメラ2で測定した窒素含有率を補正するも
のである。ここではこの関数で表される直線によって補
正が行われ、この関数を補正換算式としてRAM29に
記憶する。図13では具体的に、NOは4.2から
3.0に補正され、NOは3.6から2.4に補正さ
れる。同じように2区画の相関によって決定される補正
換算式に基づいて他の区画の値も図9のように補正され
る。これによって第3の作物情報が得られる。得られた
第3の作物情報は、9区画の作物情報であるが、これか
ら更に平均値を求めて、カメラで撮影した範囲の1つの
作物情報として取り扱うこともできる。なお、補正係数
として、2区画の代表値を使った単関数で表されるもの
を示したが、この補正係数は、カメラで撮影した全区画
の作物情報を説明変数として、測定装置30で得られた
全区画の作物情報を目的変数として得られる相関係数で
もよく、線形、非線形に関係なく利用できる。The first crop information (NO to NO nitrogen content) also stored in the RAM 29 is corrected for each section based on the nitrogen content of the two sections as the second crop information stored in the RAM 29. Using the third crop information will be described with reference to FIG. In FIG. 12, the horizontal axis represents the nitrogen content (second crop information) measured by the measurement device 30, and the vertical axis represents the nitrogen content (first crop information) calculated by the data processing device 20. FIG. That is, the nitrogen content of the two sections by the measuring device 30 is 3.0% and 2.4%.
And 4.2% of NO in two sections by the data processing device 20
FIG. 4 is a diagram created by using the NO and the nitrogen content of 3.6%. In this way, the straight line represented by a simple function consisting of the relationship between the nitrogen content of the two sections measured from the leaf blade of the rice by the measuring device 30 and the nitrogen content measured by the camera 2 is actually used. The relationship is clarified, and the nitrogen content measured by the camera 2 is corrected by the simple function. Here, correction is performed by a straight line represented by this function, and this function is stored in the RAM 29 as a correction conversion formula. In FIG. 13, specifically, NO is corrected from 4.2 to 3.0, and NO is corrected from 3.6 to 2.4. Similarly, the values of the other sections are corrected as shown in FIG. 9 based on the correction conversion formula determined by the correlation between the two sections. Thus, third crop information is obtained. Although the obtained third crop information is crop information of nine sections, an average value can be further obtained from the crop information and handled as one crop information in a range photographed by a camera. Although the correction coefficient is represented by a simple function using the representative values of the two sections, the correction coefficient is obtained by the measuring device 30 using the crop information of all the sections photographed by the camera as an explanatory variable. Correlation coefficients obtained from the obtained crop information of all plots as objective variables may be used regardless of whether they are linear or non-linear.
【0059】この後にカメラ2で測定された窒素含有率
は、データ処理装置20によってこの図12の補正換算
式に基づいてすべて補正することで、より測定精度の向
上した値として使用することができる。このことは、従
来測定装置30だけによって圃場の複数箇所の葉身窒素
含有率を求めていた方法と比較して、撮影という簡便な
方法によってより手早く回答を得ることができる。更に
基準板と圃場を撮影することによって作物の窒素含有率
を求めることが、今だ研究途中であることを考慮にいれ
ると、測定精度の向上に大いに貢献できるものである。
なお、測定装置30による窒素含有率の測定は、圃場1
内の作物葉すべてに対して行うことはなく、圃場1内の
代表作物葉の窒素含有率を測定すればよい。After that, the nitrogen content measured by the camera 2 is corrected by the data processing device 20 based on the correction conversion formula shown in FIG. 12, so that it can be used as a value with further improved measurement accuracy. . This makes it possible to obtain a quicker answer by a simple method of photographing, as compared with a method in which the leaf nitrogen content at a plurality of locations in a field is conventionally obtained only by the measuring device 30. Furthermore, taking into account the fact that researching the nitrogen content of crops by photographing the reference plate and the field is still in the midst of research can greatly contribute to the improvement of measurement accuracy.
The measurement of the nitrogen content by the measuring device 30 is performed in the field 1
It is not necessary to measure the nitrogen content of all the representative crop leaves in the field 1, instead of performing the measurement on all the crop leaves in the field.
【0060】前記栄養診断を行う第1と第2の実施例に
おける圃場1から得られる作物情報は、対象物に対する
カメラ2の位置によって異なることは明らかである。即
ちここでの圃場1とは、通称「畦」で区切られた一面の
圃場であってもよいし、その一面の圃場よりも小さい面
積であってもい。補正値あるいは補正係数を定めるにあ
たってカメラによって得られた作物情報の情報源と測定
装置30によって得られた作物情報の情報源が同じ圃場
であることが重要である。加えて栄養診断の第2の実施
例における区画は、1度の撮影によって得られる上記一
面の圃場の作物情報を複数区画に分割して行うこと、1
度の撮影によって得られ上記一面の圃場よりも小さい面
積の作物情報を複数に分割して行うこと、などはどちら
でも自由であり、補正値あるいは補正係数を定めるにあ
たって収集する作物情報の情報源の同一性が重要であ
る。It is clear that the crop information obtained from the field 1 in the first and second embodiments for performing the nutrition diagnosis differs depending on the position of the camera 2 with respect to the object. That is, the field 1 here may be a whole field divided by a so-called “ridge”, or may have an area smaller than that of the whole field. When determining the correction value or the correction coefficient, it is important that the information source of the crop information obtained by the camera and the information source of the crop information obtained by the measuring device 30 are in the same field. In addition, the sections in the second embodiment of the nutrition diagnosis are performed by dividing the crop information of the one-side field obtained by one photographing into a plurality of sections.
It is possible to divide the crop information of a smaller area than the one-side field obtained by the above-mentioned photography into a plurality of pieces, and so on. Identity is important.
【0061】次に作物の栄養診断の第3の実施例につい
て説明する。ここでは圃場1から複数区分に分割した情
報を得る方法として、複数の区分と同じ数の反射光量を
カメラ2によって得ることである。つまり栄養診断の第
2の実施例と異なることは、複数の区分それぞれから個
別にカメラ2によって作物情報を得ることである。この
ようにすると、第2の実施例の1度の撮影によって得ら
れた一面の圃場の作物情報を複数に分割したものより
も、区画ごとの作物情報の量が増加するので、測定装置
30による作物情報との相関で決定される補正係数の精
度が向上するものである。このようにして得られた複数
区分の作物情報を利用した補正係数の決定を、複数区画
から2区画の作物情報、好ましくは最大値と最小値を示
した区画の作物情報を選択して補正係数を決定しROM
28に記憶すること等は前記した第2の実施例と説明が
重複するので省略する。ここでの補正係数は、カメラで
撮影した全区画の作物情報を説明変数として、測定装置
30で得られた全区画の作物情報を目的変数として得ら
れる相関係数でもよく、線形、非線形に関係なく利用で
きることは第2の実施例と同様である。Next, a third embodiment of the nutritional diagnosis of crops will be described. Here, as a method of obtaining information divided into a plurality of sections from the field 1, the camera 2 obtains the same number of reflected light amounts as the plurality of sections. That is, the difference from the second embodiment of the nutrition diagnosis is that the crop information is individually obtained by the camera 2 from each of the plurality of sections. In this case, the amount of crop information for each section is increased as compared with a case where the crop information of the entire field obtained by one photographing of the second embodiment is divided into a plurality of pieces. The accuracy of the correction coefficient determined by the correlation with the crop information is improved. The determination of the correction coefficient using the crop information of the plurality of sections obtained in this manner is performed by selecting the crop information of two sections from the plurality of sections, preferably the crop information of the section showing the maximum value and the minimum value. Determine the ROM
The storage in the memory 28 and the like are the same as those in the above-described second embodiment, and will not be described. The correction coefficient here may be a correlation coefficient obtained by using the crop information of all the sections taken by the camera as an explanatory variable and the crop information of all the sections obtained by the measuring device 30 as an objective variable, and may be a linear or non-linear correlation. It is the same as in the second embodiment that it can be used without any change.
【0062】この後にカメラ2で測定された窒素含有率
は、データ処理装置20によってこの図12の補正換算
式に基づいてすべて補正することで、より測定精度の向
上した値として使用することができる。このことは、従
来測定装置30だけによって圃場の複数箇所の葉身窒素
含有率を求めていた方法と比較して、撮影という簡便な
方法によってより手早く回答を得ることができる。更に
基準板と圃場を撮影することによって作物の窒素含有率
を求めることが、今だ研究途中であることを考慮にいれ
ると、測定精度の向上に大いに貢献できるものである。
なお、測定装置30による窒素含有率の測定は、圃場1
内の作物葉すべてに対して行うことはなく、圃場1内の
代表作物葉の窒素含有率を測定すればよい。After that, the nitrogen content measured by the camera 2 is corrected by the data processing device 20 based on the correction conversion formula shown in FIG. . This makes it possible to obtain a quicker answer by a simple method of photographing, as compared with a method in which the leaf nitrogen content at a plurality of locations in a field is conventionally obtained only by the measuring device 30. Furthermore, taking into account the fact that researching the nitrogen content of crops by photographing the reference plate and the field is still in the midst of research can greatly contribute to the improvement of measurement accuracy.
The measurement of the nitrogen content by the measuring device 30 is performed in the field 1
It is not necessary to measure the nitrogen content of all the representative crop leaves in the field 1, instead of performing the measurement on all the crop leaves in the field.
【0063】この栄養診断の第3の実施例における圃場
1から得られる作物情報は、対象物に対するカメラ2の
位置によって異なることは明らかである。即ちここでの
圃場1とは、通称「畦」で区切られた一面の圃場であっ
てもよいし、その一面の圃場よりも小さい面積であって
もい。補正係数を定めるにあたってカメラによって得ら
れた作物情報の情報源と測定装置30によって得られた
作物情報の情報源が同じ圃場の同じ区画であることが重
要である。加えてこの実施例における区画は、1度の撮
影によって上記一面の圃場の作物情報を1区画として捉
えること、1度の撮影によって得られ上記一面の圃場よ
りも小さい面積の作物情報を1区画として捉えること、
などはどちらでも自由であり、補正値あるいは補正係数
を定めるにあたって収集する作物情報の情報源の同一性
が重要である。It is clear that the crop information obtained from the field 1 in the third embodiment of the nutrition diagnosis differs depending on the position of the camera 2 with respect to the object. That is, the field 1 here may be a whole field divided by a so-called “ridge”, or may have an area smaller than that of the whole field. In determining the correction coefficient, it is important that the information source of the crop information obtained by the camera and the information source of the crop information obtained by the measuring device 30 are the same section in the same field. In addition, the section in this embodiment captures the crop information of the above-mentioned field as one section by one photographing, and the crop information obtained by one photograph and having an area smaller than that of the above-mentioned field is one section. Catching,
In any case, the identity of the information sources of the crop information to be collected is important in determining the correction value or the correction coefficient.
【0064】以上のことから面積補正、俯角補正、視野
距離補正によってカメラ2による撮影に対する補正が行
える。また基準板3を用いることで天候などの気象によ
る誤差を補正し、装置30の値を利用することで、測定
方位、栽植密度による誤差を補正することができる。つ
まり、地上からカメラを傾斜させて斜めに圃場を撮影し
ても本発明では補正が可能である。また装置30による
補正を行うと、カメラ2の測定で基準板による気象の誤
差を補正した値を、同じカメラ2で測定した作物葉から
直接測定して得られた値で補正するので、装置30の値
で作物葉を直接測定した値は測定方位や栽植密度に関係
なく得られた値であることから、補正して最終的に得ら
れる値は、従来のカメラ2とデータ処理だけによる、い
わゆるリモートセンシングに比べ多くの外的要因に左右
されない値となる。As described above, the correction for the photographing by the camera 2 can be performed by the area correction, the depression angle correction, and the viewing distance correction. In addition, by using the reference plate 3, an error due to weather such as weather can be corrected, and by using a value of the device 30, an error due to the measurement orientation and the planting density can be corrected. That is, even if the camera is tilted from the ground and the field is photographed diagonally, the correction can be performed in the present invention. When the correction by the device 30 is performed, the value obtained by correcting the weather error due to the reference plate in the measurement by the camera 2 is corrected by the value obtained by directly measuring the crop leaves measured by the same camera 2. Is a value obtained irrespective of the measurement direction and planting density, the value obtained by directly measuring the crop leaves at the value of This value is not affected by many external factors compared to remote sensing.
【0065】上記実施例のカメラ2による作物情報の収
集において、カメラ2によって得られた情報がすべて作
物情報とは限らない。つまりカメラ2の画素ごとにデー
タを検証すると、ほとんどが作物情報となるが、作物情
報を得るためには自然と見下ろす状態で作物情報を得る
ので、植裁密度によっては土壌を撮影している可能性も
ある。したがって本発明では、作物情報を受光した画素
と作物情報以外の情報を受光した画素とに分別して、作
物情報を受光した画素の受光データのみを作物情報とし
て取り入れることとした。In collecting crop information by the camera 2 of the above embodiment, not all information obtained by the camera 2 is crop information. In other words, if the data is verified for each pixel of the camera 2, most of the data will be crop information, but in order to obtain the crop information, the crop information will be obtained in a state of looking down naturally, so the soil may be photographed depending on the planting density. There is also. Therefore, in the present invention, pixels that receive crop information and pixels that receive information other than crop information are separated, and only the light reception data of the pixel that receives the crop information is taken in as crop information.
【0066】図14で示すものは、波長に対する土壌と
作物葉の反射率の変化を示した図である。波長750n
m〜1300nmにおいては、土壌の反射率に対して作
物葉の反射率が20%程度の差を生じることが判明して
いる。したがって、数式1と数式2によって得られる反
射率が、例えば40%を超える値を示したならば作物葉
の受光データとして扱い、この値を下回るものは作物葉
の受光データではないとしてキャンセルし、40%を超
えた受光データをそのまま利用し、あるいは区画ごとに
平均値を求めて利用し、カメラ2により得られた作物情
報として扱うようにした。例えば図15(a)のような複
数の画素に受光データが得られたとする。この場合、1
ピクセル単位で、斜め格子で表した部分を作物葉の反射
光で反射率40%以上、斜線で表した部分が作物葉以外
の土壌で反射率40%未満と演算されたとすれば、反射
率40%未満となる画素の受光データをキャンセルし
て、作物情報として有用なものは図15(b)の斜線部分
の画素から得られる受光データとなる。このように、本
発明では、カメラ2による作物情報と測定装置30によ
る作物情報とによる補正値あるいは補正係数の決定に、
カメラ2による受光データの選択を加えた。このように
すると、カメラ2で選択的に得られる情報は作物葉だけ
から得られる情報となり、測定装置30から得られる情
報は勿論、作物葉から直接測定したものであることから
して、カメラ2の作物情報と補正値あるいは補正係数に
よる作物の栄養診断を的確なものとすることができる。FIG. 14 is a diagram showing changes in the reflectance of soil and crop leaves with respect to wavelength. 750n wavelength
In the range of m to 1300 nm, it has been found that the reflectance of crop leaves causes a difference of about 20% with respect to the reflectance of soil. Therefore, if the reflectance obtained by Expressions 1 and 2 shows a value exceeding, for example, 40%, it is treated as light reception data of a crop leaf, and a value below this value is canceled as not being light reception data of the crop leaf, The received light data exceeding 40% is used as it is, or an average value is obtained for each section and used, and is treated as crop information obtained by the camera 2. For example, it is assumed that light reception data is obtained for a plurality of pixels as shown in FIG. In this case, 1
If it is calculated that the portion represented by the diagonal grid is calculated as a reflectance of 40% or more by the reflected light of the crop leaves and the portion represented by the diagonal lines is calculated as less than 40% in the soil other than the crop leaves, the reflectance is 40 pixels. The light reception data of the pixels which are less than% are canceled out, and those useful as crop information are the light reception data obtained from the shaded pixels in FIG. As described above, in the present invention, the determination of the correction value or the correction coefficient based on the crop information by the camera 2 and the crop information by the measurement device 30 includes:
The selection of light reception data by the camera 2 is added. In this manner, the information selectively obtained by the camera 2 is information obtained only from the crop leaves, and the information obtained from the measuring device 30 is, of course, directly measured from the crop leaves. Nutrition diagnosis of crops can be made accurately using the crop information and the correction value or the correction coefficient.
【0067】カメラ2による作物葉の反射光測定を、基
準板の反射光を測定することで得るとして説明してきた
が、入射光の測定を照度計の形式で行うことも可能であ
る。図16に簡略にした照度計93を示す。近赤外域か
ら可視光域の分光特性を有する光電変換部(シリコンセ
ンサー)94を備え、光電変換部94に入射する光を選
択する複数の狭帯域フィルタ96を、ステッピングモー
タ97によって回転するフィルタホイール95の円周部
に備えている。このフィルタホイール95を回転させて
複数のフィルタ96を切り換えるようにしてある。光電
変換部94の受光面側(図面上部)には遮蔽板の開口部
98を備えその上部に拡散反射板で形成された拡散ドー
ム99が光電変換部94を中心として配置してある。光
電変換部94とステッピングモータ97は制御部100
に連絡してあり、制御部100は、ステッピングモータ
97を回転させてフィルタ96を切り換え、光電変換部
94の信号を出力する。フィルタ96の種類は、カメラ
2のフィルタ5と同種類のものを備えている。制御部1
00はデータ処理装置20(図3)のI/Oポート25
に接続して制御される。フィルタ96には光を遮蔽する
フィルタを備えておくことで、零点補正をフィルタ96
の切り換えで可能となる。Although the measurement of the reflected light of the crop leaves by the camera 2 has been described as being obtained by measuring the reflected light of the reference plate, the measurement of the incident light can also be performed in the form of an illuminometer. FIG. 16 shows a simplified illuminometer 93. A filter wheel including a photoelectric conversion unit (silicon sensor) 94 having a spectral characteristic in the near infrared region to the visible light region, and a plurality of narrow band filters 96 for selecting light incident on the photoelectric conversion unit 94 by a stepping motor 97. 95 peripheral parts. The plurality of filters 96 are switched by rotating the filter wheel 95. An opening 98 of a shielding plate is provided on the light receiving surface side (upper part of the drawing) of the photoelectric conversion unit 94, and a diffusion dome 99 formed of a diffusion reflection plate is arranged above the opening 98 with the photoelectric conversion unit 94 as a center. The photoelectric conversion unit 94 and the stepping motor 97 are connected to the control unit 100
The control unit 100 switches the filter 96 by rotating the stepping motor 97, and outputs a signal of the photoelectric conversion unit 94. The type of the filter 96 is the same as the type of the filter 5 of the camera 2. Control unit 1
00 is an I / O port 25 of the data processing device 20 (FIG. 3).
Connected to and controlled. By providing the filter 96 with a filter for shielding light, the zero point correction can be performed by the filter 96.
It becomes possible by switching.
【0068】データ処理装置20からの信号で、照度計
93の制御部100はフィルタ96を目的のフィルタ9
6に切り換えて、このとき拡散ドーム99から拡散反射
して入射する自然光の光量をフィルタ96を介して検出
し、この光電変換部94で検出した信号をデータ処理装
置20へ送信する。データ処理装置20は、照度計93
で得られた光量を基準板反射光量P0に代えて入射光量
Yとして数式5に代入することで、Rij=P”ij/
Yとなり、作物葉から得られた反射光量を反射率に演算
することができる。こ照度計93を使用する場合には、
第1の作物関係式は照度計93を入射光量としたときの
反射率に基づいて求めることになる。The control unit 100 of the illuminometer 93 uses the signal from the data processing device 20 to switch the filter 96 to the target filter 9.
6, the amount of natural light diffused and reflected from the diffusion dome 99 at this time is detected via the filter 96, and the signal detected by the photoelectric conversion unit 94 is transmitted to the data processing device 20. The data processing device 20 includes an illuminometer 93
By substituting the quantity of light obtained in Equation (5) as the incident light quantity Y instead of the reference plate reflected light quantity P0 into Equation 5, Rij = P ″ ij /
It becomes Y, and the amount of reflected light obtained from the crop leaves can be calculated as the reflectance. When using this illuminometer 93,
The first crop relational expression is obtained based on the reflectance when the illuminometer 93 is the incident light amount.
【0069】1つの圃場全体を撮影して同様に補正し
て、稲の成育時期である幼穂形成期といった特定時期ご
とに測定することも可能であるし、圃場の一部を測定す
る方法で補正するようにして、圃場全体の窒素含有量を
推定することも可能である。この方法は、品種別、地域
別(圃場別)の補正が行えるようにするとより効果的で
ある。つまり品種別、地域別といった複数の補正の検量
線をROM28に記憶しておくことにより、都度読み出
して使用できる。実施例でのカメラ2が24万画素程度
の解像度であり、これで圃場10アールから一度の撮影で
作物情報を得るとすれば、1平方メートル当たり250
画素である。The whole field can be photographed and corrected in the same manner, and the measurement can be performed at each specific time such as the sprouting stage, which is the time of growing rice, or can be corrected by a method of measuring a part of the field. In this way, it is possible to estimate the nitrogen content of the entire field. This method is more effective if corrections can be made for each variety and each region (for each field). In other words, by storing a plurality of calibration curves for each type, for each region, in the ROM 28, they can be read and used each time. Assuming that the camera 2 in the embodiment has a resolution of about 240,000 pixels and obtains crop information in one shot from the field 10 are 250,
Pixel.
【0070】このようにして得られた圃場の窒素含有率
は、従来から稲においては、例えば幼穂形成期、減数分
裂期といった任意の成育時期における最適な窒素含有率
が、品種別や地域別に細かく研究され求められており、
本発明により求めた、補正した第1の作物情報や第3の
作物情報による窒素含有率と、従来研究で決定されてい
る作物の成育に伴い基準となる窒素含有率とを比較する
ことができ、基準と比較してその多少が明確になり、こ
の窒素含有量の多少に応じて今後の施肥量を決定するこ
とができる。なお、このことは葉色値においても同様の
ことが可能で、葉色値と葉身窒素含有率とは高い相関関
係にあり、両者は互いに似通った変化を示すことから、
以上説明した方法を葉色値に適用しても、本発明は実現
可能である。なお、図1から図3により説明した方法
は、窒素含有率、葉色値以外にも、作物の草丈、乾物
量、窒素吸収量にも適用可能であるし、稲以外の作物に
適用できる。The nitrogen content of the field obtained in this manner is known from the past. For rice, the optimum nitrogen content at any growth stage such as the panicle formation stage and the meiosis stage can be finely classified by cultivar or region. Researched and sought after,
It is possible to compare the nitrogen content based on the corrected first crop information and the third crop information obtained according to the present invention with the reference nitrogen content determined with the growth of the crop determined in the conventional research. The amount of fertilization becomes clearer than the standard, and the amount of fertilization to be applied in the future can be determined according to the amount of nitrogen. The same can be said for the leaf color value, and there is a high correlation between the leaf color value and the leaf nitrogen content, and both show similar changes.
The present invention can be realized even if the method described above is applied to leaf color values. The method described with reference to FIGS. 1 to 3 can be applied not only to the nitrogen content and the leaf color value, but also to the plant height, dry matter, and nitrogen absorption of the crop, and can be applied to crops other than rice.
【0071】[0071]
【発明の効果】圃場の側、つまり地上から圃場を撮影し
て栄養診断を行う場合であっても、カメラを圃場へ向け
たときに生じる俯角、画角に伴う単位画素ごとの撮影面
積の違いが補正できて、更に一定面積あるいは所定面積
に揃えた反射光量とするので、地上における撮影であっ
ても十分信頼性の高い栄養診断を行うことができるよう
になった。As described above, even in the case of performing nutrition diagnosis by photographing a field from the side of the field, that is, from the ground, a difference in photographing area per unit pixel due to a depression angle and an angle of view generated when the camera is pointed at the field. Can be corrected and the reflected light amount can be further adjusted to a constant area or a predetermined area, so that a nutrition diagnosis with sufficiently high reliability can be performed even when photographing on the ground.
【0072】また、画素数の少ないカメラを使用して、
1画素あたり撮影面積の大きさに差が生じても、面積が
一定となるように画素を区分する、あるいは所定面積と
なるように画素を区分することによって、分割した面積
を一定にするとともに、各画素のデータを有効に活用す
ることができる。Also, using a camera with a small number of pixels,
Even if there is a difference in the size of the imaging area per pixel, the pixels are divided so that the area is constant, or the pixels are divided so as to have a predetermined area so that the divided area is constant and The data of each pixel can be effectively used.
【0073】作物葉の反射光を測定し作物の窒素量を演
算して作物の栄養診断を行う簡便さと、作物葉に直接光
を照射して反射光あるいは透過光を測定して作物の窒素
量を演算して作物の栄養診断を行う精度の良さを兼ね備
えた作物の栄養診断を行うことができる。The nutritional diagnosis of a crop can be easily performed by measuring the reflected light from the leaves of the crop and calculating the nitrogen content of the crop. Is calculated, the nutritional diagnosis of the crop having the high accuracy of performing the nutritional diagnosis of the crop can be performed.
【0074】また、簡便な、作物葉の反射光を測定し作
物の窒素量を演算して作物の栄養診断を行う方法におけ
る、測定方位、風による葉の揺らぎ、栽植密度の違い等
による測定誤差を、作物葉に直接光を照射して反射光あ
るいは透過光を測定して作物の窒素量を演算して作物の
栄養診断を行う精度の良さで補正することができるの
で、簡便な作物葉の反射光を測定して行う作物の栄養診
断の手法のままで、従来より信頼度の高い作物の栄養診
断が可能となった。Also, in a simple method of performing a nutritional diagnosis of a crop by measuring the reflected light of the crop leaves and calculating the nitrogen content of the crop, measurement errors due to differences in measurement orientation, leaf fluctuation due to wind, planting density, etc. Can be corrected by the accuracy of performing a nutritional diagnosis of the crop by directly irradiating the crop leaves with light and measuring the reflected or transmitted light to calculate the nitrogen content of the crop. With the method of nutrition diagnosis of crops performed by measuring reflected light, nutrition diagnosis of crops with higher reliability than before has become possible.
【図1】作物葉の反射光を測定するために圃場に設置し
たカメラと基準板の配置図である。FIG. 1 is a layout diagram of a camera and a reference plate installed in a field for measuring reflected light of crop leaves.
【図2】作物葉の反射光を測定するカメラの概略ブロッ
ク図である。FIG. 2 is a schematic block diagram of a camera that measures reflected light from crop leaves.
【図3】データ処理装置の概略ブロック図である。FIG. 3 is a schematic block diagram of a data processing device.
【図4】圃場を撮影したときの俯角・画角等を示した図
であるFIG. 4 is a diagram showing a depression angle, an angle of view, and the like when photographing a field;
【図5】イメージセンサの画素座標と撮影面積の大きさ
を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the pixel coordinates of the image sensor and the size of the imaging area.
【図6】俯角補正の補正係数を定める撮影を示した図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing photographing for determining a correction coefficient for depression angle correction.
【図7】圃場から得られる反射光を一定面積で複数区画
に分割して示した窒素含有量である。FIG. 7 shows the nitrogen content of reflected light obtained from a field divided into a plurality of sections with a fixed area.
【図8】圃場から得られる反射光から所定面積以下を選
択して所定面積で複数区分に分割して示した窒素含有量
である。FIG. 8 shows the nitrogen content shown by selecting a predetermined area or less from reflected light obtained from a field and dividing the area into a plurality of sections with a predetermined area.
【図9】葉身窒素量測定装置の主要部の一部を破断した
側面図である。FIG. 9 is a side view in which a part of a main part of the blade nitrogen amount measuring device is broken.
【図10】葉身窒素量測定装置の概略制御ブロック図で
ある。FIG. 10 is a schematic control block diagram of a leaf blade nitrogen amount measuring device.
【図11】葉身窒素量測定装置の操作を示す図である。FIG. 11 is a view showing the operation of a leaf blade nitrogen amount measuring device.
【図12】葉身窒素量測定装置と撮影による窒素含有率
の関係図である。FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a blade nitrogen amount measuring apparatus and a nitrogen content rate by photographing.
【図13】栄養診断の補正による値を複数区画で示した
図である。FIG. 13 is a diagram showing values obtained by correcting nutrition diagnosis in a plurality of sections.
【図14】作物葉と土壌の波長に対する反射率曲線であ
る。FIG. 14 is a reflectance curve with respect to wavelengths of crop leaves and soil.
【図15】カメラにより得られた作物葉と土壌の受光デ
ータを表す図である。FIG. 15 is a diagram showing received light data of crop leaves and soil obtained by a camera.
【図16】入射光を測定する照度計を簡略に示した側断
面図である。FIG. 16 is a side sectional view schematically showing an illuminometer for measuring incident light.
1 圃場 2 カメラ 3 基準板 4 エリアセンサー 5 狭帯域フィルタ 6 フィルタホイール 7 集光レンズ7 8 制御回路 9 ステッピングモータ 10 操作スイッチ10 20 データ処理装置 21 A/D変換器 22 フレームメモリ 23 モニタ 24 画像処理ボード 25 I/Oポート 26 CPU 27 I/Fボード 28 ROM 29 RAM 30 葉身窒素量測定装置 31 本体 32 光源部 33 光量検出装置 34 LED 35 LED 36 狭帯域フィルター 37 狭帯域フィルター 38 拡散反射板 39 ブロック 40 反射光路 41 放射側 42 拡散透過板 43 測定葉 44 光量検出装置 45 腕 46 軸 47 コイルバネ 48 マイクロスイッチ 50 アナログボード 51 発光装置 52 I/Oボード 53 CPUボード 54 液晶表示器LCD 55 入力部 56 接続ポート 57 電源ボード 58 プリンタ 59 I/Fボード 60 ROM 61 RAM 93 照度計 94 光電変換部 95 フィルタホイール 96 狭帯域フィルタ 97 ステッピングモータ 98 開口部 99 拡散ドーム 100 制御部 Reference Signs List 1 field 2 camera 3 reference plate 4 area sensor 5 narrow band filter 6 filter wheel 7 condenser lens 7 8 control circuit 9 stepping motor 10 operation switch 10 20 data processing device 21 A / D converter 22 frame memory 23 monitor 24 image processing Board 25 I / O port 26 CPU 27 I / F board 28 ROM 29 RAM 30 Leaf nitrogen amount measurement device 31 Main body 32 Light source unit 33 Light intensity detection device 34 LED 35 LED 36 Narrow band filter 37 Narrow band filter 38 Diffuse reflection plate 39 Block 40 Reflected light path 41 Radiation side 42 Diffusing transmission plate 43 Measurement leaf 44 Light quantity detection device 45 Arm 46 Axis 47 Coil spring 48 Micro switch 50 Analog board 51 Light emitting device 52 I / O board 53 CPU board 54 Liquid crystal display LC 55 input unit 56 connection port 57 the power supply board 58 printer 59 I / F board 60 ROM 61 RAM 93 illuminometer 94 photoelectric conversion unit 95 filter wheel 96 narrow-band filter 97 stepping motor 98 openings 99 diffuse dome 100 controller
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成12年6月23日(2000.6.2
3)[Submission date] June 23, 2000 (2000.6.2)
3)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【書類名】 明細書[Document Name] Statement
【発明の名称】 作物の診断方法[Title of the Invention] Crop diagnosis method
【特許請求の範囲】[Claims]
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】圃場で成育中の作物の反射光
から作物の窒素含有量等の作物情報を得て、作物の栄養
診断を行う方法に関し、特に複数画素個々に得られる反
射光量の補正に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for obtaining nutrition information of a crop by obtaining crop information such as nitrogen content of a crop from reflected light of a growing crop in a field, and in particular, correcting a reflected light quantity obtained for each of a plurality of pixels. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】作物の窒素含有率、葉色値、窒素吸収
量、草丈あるいは乾物重などの作物情報を得るための従
来の第1の方法としては、デジタルカメラ等の受光手段
で、硫酸バリウム等を塗布した基準板と、更に作物が成
育する単位圃場(あるいはその一部)を撮影して、基準
板と圃場作物の反射光量を取得し、この基準板と作物の
反射光量によって作物の反射率を求め、求めた反射率
と、反射率から窒素含有率(窒素吸収量、葉色値、草
丈、乾物重)を求めるために予め定められた関係式とか
ら作物の窒素含有率(窒素吸収量、葉色値、草丈、乾物
重)を求め、成育日数対窒素量カーブに基づくその時期
の標準的な窒素量と比較して成育診断を行っていた。し
かし、圃場から得られる作物の反射光量は天候に左右さ
れるものである。また天候については基準板による補正
ができたとしても、測定方位、風、栽植密度は、反射率
から窒素含有率を求めるため予め定めた関係式を作成し
たときと同じ条件であることが必要で、この条件が異な
ったときの補正が必要であり、基準板を基準として反射
率を求めることだけで全て補正できたとは言い難く、実
際には、太陽高度、測定方位、栽植密度あるいは品種を
限定した上で測定を行っていた。2. Description of the Related Art As a first conventional method for obtaining crop information such as nitrogen content, leaf color value, nitrogen absorption amount, plant height or dry matter weight of a crop, a light receiving means such as a digital camera is used. The reference plate on which the crop has been applied and the unit field where the crop grows (or a part thereof) are photographed, and the reflected light amount of the reference plate and the field crop is acquired. From the obtained reflectance and the reflectance, the nitrogen content (nitrogen absorption, leaf color value, plant height, dry matter weight) from the reflectance to determine the nitrogen content of the crop (nitrogen absorption, (Leaf color value, plant height, dry matter weight) was determined, and the growth was diagnosed by comparing with the standard nitrogen amount at that time based on a growth day versus nitrogen amount curve. However, the amount of reflected light of the crop obtained from the field depends on the weather. Also, even if the weather can be corrected by the reference plate, the measurement orientation, wind, and planting density need to be under the same conditions as when a predetermined relational expression was created to obtain the nitrogen content from the reflectance. However, it is necessary to make corrections when these conditions are different, and it is difficult to say that all of them could be corrected just by calculating the reflectance with reference to the reference plate.In practice, the sun altitude, measurement direction, planting density or varieties were limited. The measurement was performed after the measurement.
【0003】作物情報を得るための従来の第2の方法と
しては、作物の成育に基づいて増減する作物情報に関す
る波長の光、例えば可視光域から近赤外域に亘る光を作
物葉身に照射して、作物情報に関する波長の光に関して
得られた受光量と、受光量から作物情報、例えば葉身窒
素量を演算するために予め定めた窒素量関係式とから葉
身窒素量を測定する装置がある。この装置は圃場の作物
葉身の多くを測定して、精度の高い葉身窒素量を得るこ
とができる。しかし、圃場全体の作物情報を正確に把握
するためには、圃場全体にわたる細かい測定を不可欠と
するため大変面倒であった。[0003] As a second conventional method for obtaining crop information, light having a wavelength related to the crop information that increases or decreases based on the growth of the crop, for example, light ranging from a visible light region to a near-infrared region, is irradiated to the crop leaf. An apparatus for measuring the amount of leaf blade nitrogen from the received light amount obtained with respect to light having a wavelength related to crop information and crop information from the received light amount, for example, a nitrogen content relation formula predetermined to calculate the leaf nitrogen content. There is. This device can measure a large amount of leaf nitrogen in a field by measuring many of the leaf blades in the field. However, in order to accurately grasp the crop information of the entire field, detailed measurement over the entire field is indispensable, which is very troublesome.
【0004】また、従来の第1の方法で行われる作物葉
の栄養診断においては、リモートセンシングと呼ばれ、
比較的広範囲の圃場を対象とする場合は相当遠方から観
測するので、カメラの1画素に対応する被写体の面積に
大きな違いが生じることはなかった。したがって、カメ
ラの分解能は画素ごとに差が生じることはなかった。一
方、被写体と極めて近接して行われるリモートセンシン
グにおいても1画素に対応する被写体の面積に大差がな
く前記と同程度に測定することができた。[0004] In the nutrition diagnosis of crop leaves performed by the first conventional method, remote sensing is called.
When a relatively wide field is targeted, observation is performed from a considerable distance, so that there is no large difference in the area of the subject corresponding to one pixel of the camera. Therefore, the resolution of the camera did not differ from pixel to pixel. On the other hand, even in remote sensing performed very close to the subject, there was no large difference in the area of the subject corresponding to one pixel, and the measurement could be performed to the same extent as described above.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前記第1の方法は、測
定は簡便ながら圃場から得られる作物の情報が測定位置
や植栽密度等に左右されるために、測定時間や測定位置
に制約が生じることから、簡便ながら精度の良い測定方
法とは言い難いものであった。加えてカメラを圃場に向
けて撮影する時、カメラの撮影素子ごとに得られる反射
光量が、カメラの圃場に対した俯角や画角あるいは広い
圃場の手前側と向かい側といった位置によって、補正を
要するものである。カメラと被写体である圃場との距離
が画素ごとに異なり、各画素に得られる撮影面積がそれ
ぞれ距離によって異なる。更には俯角によって反射角度
が異なり反射光量にも影響を及ぼすものである。第2の
方法は、測定に制約はなく測定精度が高く第1の方法よ
り有利ではあるものの、測定が作物の葉身1葉ごとに行
うことになり測定点数を多く必要とするという点から、
測定時間を多く要することが難点であった。In the first method, the measurement is simple but the information of the crop obtained from the field depends on the measurement position and the planting density. Therefore, it is difficult to say that the measurement method is simple but accurate. In addition, when shooting with the camera facing the field, the amount of reflected light obtained for each imaging element of the camera needs to be corrected depending on the angle of depression or angle of view of the camera with respect to the field or the position such as the front side and the side opposite the wide field. It is. The distance between the camera and the field, which is the subject, differs for each pixel, and the imaging area obtained for each pixel differs depending on the distance. Further, the angle of reflection varies depending on the depression angle, which affects the amount of reflected light. The second method has no limitation on the measurement and has higher measurement accuracy and is more advantageous than the first method. However, since the measurement is performed for each leaf of the crop and a large number of measurement points is required,
The difficulty is that it takes a lot of measurement time.
【0006】従来のリーモートセンシングは、1画素ご
との被写体の面積に大差が生じない条件下で測定を行う
よう制約されている。これはその後の補正を容易にする
という理由であったが、その制約のために、広い範囲を
撮影するためには観測装置が大がかりとなり、極めて近
接して行うときには測定範囲が非常に小さくなり、複数
回の測定を必要とした。In the conventional remote sensing, the measurement is restricted under the condition that there is no large difference in the area of the subject for each pixel. This was because it facilitated the subsequent correction, but due to its limitations, the observation device became large in order to capture a wide range, and the measurement range became very small when performing very close, Multiple measurements were required.
【0007】以上のことから、作物の反射光量を測定し
て作物情報を得るにあたり、カメラを地上に置いて撮影
したものであっても大きな誤差が生じないように補正で
きる方法を備えて、作物情報の測定が簡便であり且つ測
定精度を向上した作物の診断方法の提供を目的とする。[0007] From the above, in obtaining crop information by measuring the amount of reflected light of a crop, there is provided a method of correcting the crop so that a large error does not occur even if the camera is taken on the ground. It is an object of the present invention to provide a method for diagnosing a crop in which measurement of information is simple and measurement accuracy is improved.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による第1の作物
の診断方法として、複数画素を備えるカメラを圃場に対
して所定の中心俯角で配置し、圃場を撮影して作物葉の
反射光量を単位画素ごとに得て、カメラの地上高、画素
俯角、画素数及び画角を含む換算変数からなる面積関数
によって単位画素ごとの撮影面積を求め、単位画素ごと
の反射光量を撮影面積によって面積補正し、単位画素ご
とに得られた撮影面積のうち最大面積に対応した単位画
素の撮影面積に基づいて複数画素を区分し、区分ごとの
反射光量と作物葉への入射光量とから反射率を求め、該
反射率と、反射率から作物情報を求めるために予め定め
た第1の作物関係式と、から一定面積の作物情報を求め
て第1の作物情報とし、該第1の作物情報から圃場作物
の栄養を診断する作物の診断方法により前記課題を解決
するための手段とした。SUMMARY OF THE INVENTION A first crop according to the present invention
As a diagnostic method, a camera having a plurality of pixels is arranged at a predetermined central depression angle with respect to the field, the field is photographed, the reflected light amount of the crop leaves is obtained for each unit pixel, the camera ground height, the pixel depression angle, the pixel The imaging area for each unit pixel is obtained by an area function consisting of conversion variables including the number and the angle of view, the amount of reflected light per unit pixel is corrected for the area by the imaging area, and the maximum area among the imaging areas obtained for each unit pixel is calculated. A plurality of pixels are divided based on the photographing area of the corresponding unit pixel, a reflectance is obtained from the amount of reflected light for each section and the amount of incident light on the crop leaf , and the reflectance and crop information are determined in advance to obtain crop information from the reflectance. The above problem is solved by a crop diagnosing method in which crop information of a certain area is obtained from the determined first crop relation formula and is used as first crop information, and the nutrition of a field crop is diagnosed from the first crop information. Means and It was.
【0009】[0009]
【0010】本発明では、第1の作物情報を求めるにあ
たり、圃場に対して設けた複数画素を備える、いわゆる
デジタルカメラと圃場との間の撮影角度に基づいて、当
然に生じる例えばカメラの地上高に応じた俯角やカメラ
構造による画角に基づいて、近くを撮影した画素の撮影
範囲と、遠くを撮影した画素の撮影範囲とが異なる、カ
メラの画素位置ごとの受光面積の違いから生じる受光量
の違いを補正することのできる作物の診断方法を提供す
るものである。In the present invention , when the first crop information is obtained, for example, a camera ground height that naturally occurs based on the photographing angle between a so-called digital camera having a plurality of pixels provided for the field and the field. based on the angle of view by the depression angle and a camera structure in accordance with a shooting range of the pixel taken near, far and shooting range of the pixel taken is different, the amount of received light resulting from the difference in the light receiving area of each pixel position of the camera The present invention provides a method for diagnosing a crop, which can correct the difference between the crops.
【0011】単位画素ごとに得られる受光量に対する撮
影面積の違いは次のように補正する。カメラの地上高、
これに伴う単位画素ごとの俯角と、カメラの構造である
画素数や、画素の集合体である撮影素子の大きさと集光
レンズとに基づく画角等のカメラ固有の係数と、によっ
て単位画素ごとに撮影した面積を求めるための特定(面
積)関数が2次射影変換によって定まる。したがってカ
メラの地上高と俯角を変数とし、あるいはカメラ固有の
係数を変数に加えて、単位画素ごとの撮影面積を求め、
単位画素ごとの反射光量を単位画素ごとの撮影面積で除
することによって撮影面積に影響されない単位画素ごと
の反射光量を得ることができる。つまり、これによって
カメラとその撮影場所との距離(手前側と向かい側)に
関する補正が実現できることになる。[0011] Differences in Taking <br/> shadow area against the light-receiving amount obtained for each unit pixel is corrected as follows. Camera ground clearance,
The angle of depression for each unit pixel accompanying this, the number of pixels that are the structure of the camera, and camera-specific coefficients such as the angle of view based on the size of the imaging element that is an aggregate of pixels and the condensing lens, are used for each unit pixel. A specific (area) function for calculating the area photographed at the time is determined by the secondary projection transformation. Therefore, taking the camera's ground height and depression angle as variables, or adding a camera-specific coefficient to the variables, to obtain the shooting area for each unit pixel,
By dividing the amount of reflected light for each unit pixel by the imaging area for each unit pixel, it is possible to obtain the amount of reflected light for each unit pixel that is not affected by the imaging area. In other words, this makes it possible to realize a correction relating to the distance between the camera and its shooting location (front side and opposite side).
【0012】更に本発明では、複数画素のなかで最大面
積に対応した単位画素の撮影面積に基づいて複数画素を
区分するようにした。カメラを圃場にむけたとき、1画
素で得られる圃場面積は、カメラから遠くなるほど大き
くなる。したがって、1画素で得られる圃場面積の最大
面積を基準として、他の画素を同じ面積となるように組
み合わせて区分するようにした。つまり画素数は異なっ
ても圃場面積が一定面積となるように画素を区分して反
射光量を得るものである。このときの基準を1画素で得
られる圃場面積の最大面積を基準とした。一定面積にお
ける反射光量が得られるので、カメラを地上において、
画素ごとに得られる圃場面積が異なっても、これを一定
面積に区分して、カメラの分解能に影響されない反射光
量を得ることができる。Further, in the present invention, the plurality of pixels are divided based on the photographing area of the unit pixel corresponding to the maximum area among the plurality of pixels. When the camera is directed to a field, the field area obtained with one pixel increases as the distance from the camera increases. Therefore, based on the maximum area of the field obtained by one pixel, other pixels are combined and divided so as to have the same area. That is, even if the number of pixels is different, the pixels are divided so that the field area is constant, and the amount of reflected light is obtained. The reference at this time was based on the maximum area of the field obtained by one pixel. Since the amount of reflected light in a certain area can be obtained,
Even if the field area obtained for each pixel is different, it can be divided into certain areas to obtain the amount of reflected light that is not affected by the resolution of the camera.
【0013】一方、第2の作物の診断方法では、単位画
素ごとに得られた撮影面積のうち、所定撮影面積以下と
なる単位画素の反射光量と作物葉への入射光量とから反
射率を求めるようにした。カメラを圃場にむけたとき、
1画素で得られる圃場面積は、カメラから遠くなるほど
大きくなる。したがって、作物葉の栄養診断に適してい
るとされる所定面積を超える圃場面積を撮影した画素の
情報は採用せず、所定面積以下の圃場面積を撮影した画
素の情報だけを採用する。そして、1画素で得られる圃
場面積の所定面積を基準として、他の画素を同じ面積と
なるように組み合わせて区分するようにした。つまり画
素数は異なっても圃場面積が一定面積となるように画素
を区分して反射光量を得るものである。このときの基準
を所定圃場面積を基準とした。所定面積における反射光
量が得られるので、カメラを地上において、画素ごとに
得られる圃場面積が異なっても、これを所定面積に区分
して、カメラの分解能に影響されない反射光量を得るこ
とができる。ここで所定面積とは、作物葉の栄養診断に
適した圃場面積であり、例えば1m2 から5m2 とい
った程度である。On the other hand, the secondCrop diagnosisBy the way, the unit drawing
Of the imaging areas obtained for each element,
And the amount of reflected light from the unit pixelIncident light intensity on crop leavesAnd from anti
The emissivity was calculated. When you point your camera at the field,
The field area obtained with one pixel increases as the distance from the camera increases
growing. Therefore, it is suitable for nutrition diagnosis of crop leaves.
Pixel of the field area that exceeds the predetermined area
No information is adopted, and the image of the field
Use only raw information. And the field obtained with one pixel
Other pixels are set to the same area based on the predetermined area of the field area.
We decided to combine and classify them. That is,
Pixels so that the field area is constant even if the prime numbers are different
To obtain the amount of reflected light. Standard at this time
Was based on a predetermined field area. Reflected light in a given area
Camera on the ground, pixel by pixel
Even if the obtained field area is different, divide it into the specified area
To obtain the amount of reflected light that is not affected by the resolution of the camera.
Can be. Here, the predetermined area is used for nutritional diagnosis of crop leaves.
Suitable field area, eg 1m2 5m from2 To
It is only about.
【0014】このようにして得た一定面積あるいは所定
面積の反射光量の、基準板の基準反射光量あるいは太陽
照射光による作物葉への入射光量に対する比率を求め一
定面積あるいは所定面積における反射率とする。The ratio of the amount of reflected light of a given area or predetermined area obtained in this way to the amount of reflected light of the reference plate or the amount of incident light on the crop leaves by the sun irradiation light is determined as the reflectance in the given area or given area. .
【0015】以上のようにして求めた一定面積あるいは
所定面積の反射率は、地上からカメラによって圃場を撮
影して得られる反射率であり、カメラの圃場に対する高
さや俯角、あるいはカメラ構造による影響を補正した反
射率であって、この反射率と、作物情報が既知の作物葉
の反射率とによって、反射率から作物情報を求めるため
に予め定めた第1の作物関係式を重回帰分析によって求
め、この第1の作物関係式と前述の補正と演算によって
求めた反射率とによって、作物葉の第1の作物情報を得
ることができる。なお、反射光量の波長数は1に限定さ
れず、作物情報を求めるために必要な波長における反射
光量は測定する。したがって、複数波長ごとに反射率を
求めるための作業を必要とする。それぞれの関数あるい
は係数を求めるにあたり、複数の波長における反射光量
を組み合わせることもできる。The reflectivity of a fixed area or a predetermined area obtained as described above is a reflectivity obtained by photographing a field from a ground with a camera, and the influence of the camera height, depression angle, or camera structure on the field. Based on the corrected reflectance and the reflectance of the crop leaf whose crop information is known, a first crop relational expression predetermined for obtaining the crop information from the reflectance is determined by multiple regression analysis. The first crop information of the crop leaves can be obtained from the first crop relational expression and the reflectance obtained by the above-described correction and calculation. Note that the number of wavelengths of the reflected light amount is not limited to one, and the reflected light amount at a wavelength necessary for obtaining crop information is measured. Therefore, an operation for determining the reflectance for each of a plurality of wavelengths is required. In obtaining each function or coefficient, the reflected light amounts at a plurality of wavelengths can be combined.
【0016】本発明による第3の作物の診断方法とし
て、複数画素を備えるカメラを圃場に対して所定の中心
俯角で配置し、圃場を撮影して作物葉の反射光量を単位
画素ごとに得て、カメラの視野距離、画素俯角、画素数
及び画角を含む換算変数からなる面積関数によって単位
画素ごとの撮影面積を求め、単位画素ごとの反射光量を
撮影面積によって面積補正し、単位画素ごとに得られた
撮影面積のうち最大面積に対応した単位画素の面積に基
づいて複数画素を区分し、区分ごとの反射光量と作物葉
への入射光量とから反射率を求め、該反射率と、反射率
から作物情報を求めるために予め定めた第1の作物関係
式と、から一定面積の作物情報を求めて第1の作物情報
とし、該第1の作物情報によって圃場作物の栄養を診断
する作物の診断方法により前記課題を解決するための手
段とした。As a third crop diagnosis method according to the present invention, a camera having a plurality of pixels is arranged at a predetermined central depression angle with respect to a field, the field is photographed, and the amount of reflected light of the crop leaves is obtained for each unit pixel. Calculate the shooting area for each unit pixel by an area function consisting of conversion variables including the camera viewing distance, the pixel depression angle, the number of pixels, and the angle of view, and correct the area of the reflected light amount per unit pixel by the shooting area. A plurality of pixels are divided based on the area of the unit pixel corresponding to the maximum area in the obtained photographing area, and the reflected light amount and the crop leaf for each section are divided.
The first crop information is obtained by calculating the reflectance from the amount of light incident on the first crop information, and determining the crop information of a certain area from the reflectance and a first crop relation formula predetermined for obtaining the crop information from the reflectance. The means for solving the above-mentioned problem is provided by a crop diagnosis method for diagnosing nutrition of a field crop based on the first crop information.
【0017】この第3の方法としては、前述の第1の方
法における特定関数に利用した俯角に代えて視野距離と
したものである。つまり、画素ごとに得られる受光量に
対して撮影面積の違いを、カメラの地上高、これに伴う
画素ごとの視野距離(画素と撮影点との距離)と、カメ
ラの構造である画素数や、画素の集合体である撮影素子
の大きさと集光レンズとに基づく画角等のカメラ固有の
係数と、によって画素ごとに撮影した面積を求めるため
の特定(面積)関数が2次射影変換によって定まる。し
たがってカメラの地上高と視野距離を変数とし、あるい
はカメラ固有の係数を変数に加えて、画素ごとの撮影面
積を求め、画素ごとの反射光量を画素ごとにその撮影面
積で除することによって撮影面積に影響されない画素ご
との反射光量を得ることができる。つまり、これによっ
てカメラと撮影場所との距離(手前側と向かい側)に関
する補正が実現できることになる。単位画素の撮影面積
のうち最大面積を基準として、一定面積となるように他
の画素を区分することは、前述の第1の実施例と同様で
あるので説明は省略する。In the third method, the visual field distance is used instead of the depression angle used for the specific function in the first method. In other words, the difference in the photographing area with respect to the amount of received light obtained for each pixel is determined by the height of the ground of the camera, the visual field distance (distance between the pixel and the photographing point) for each pixel, and the number of pixels, which is the structure of the camera. A specific (area) function for obtaining an area photographed for each pixel is calculated by a secondary projective transformation based on a camera-specific coefficient such as an angle of view based on the size of a photographic element which is an aggregate of pixels and a condenser lens. Is determined. Therefore, by taking the camera's ground height and viewing distance as variables, or adding a camera-specific coefficient to the variables, the shooting area for each pixel is obtained, and the amount of reflected light for each pixel is divided by the shooting area for each pixel. The amount of reflected light for each pixel, which is not affected by the above, can be obtained. In other words, this makes it possible to realize a correction relating to the distance between the camera and the shooting location (front side and opposite side). Since the other pixels are divided so as to have a constant area based on the maximum area among the photographing areas of the unit pixels as in the first embodiment, the description will be omitted.
【0018】本発明による第4の作物の診断方法として
は、複数画素を備えるカメラを圃場に対して所定の中心
俯角で配置し、圃場を撮影して作物葉の反射光量を単位
画素ごとに得て、カメラの視野距離、画素俯角、画素数
及び画角を含む換算変数からなる面積関数によって単位
画素ごとの撮影面積を求め、単位画素ごとの反射光量を
撮影面積によって面積補正し、単位画素ごとに得られた
撮影面積のうち、所定撮影面積以下となる単位画素の反
射光量と作物葉への入射光量とから反射率を求め、該反
射率と、反射率から作物情報を求めるために予め定めた
第1の作物関係式と、から一定面積の作物情報を求めて
第1の作物情報とし、該第1の作物情報によって圃場作
物の栄養を診断する作物の診断方法により前記課題を解
決するための手段とした。As a fourth crop diagnosis method according to the present invention, a camera having a plurality of pixels is arranged at a predetermined central depression angle with respect to a field, and the field is photographed to obtain the amount of reflected light of crop leaves for each unit pixel. The imaging area of each unit pixel is obtained by an area function composed of conversion variables including the viewing distance of the camera, the pixel depression angle, the number of pixels, and the angle of view, and the amount of reflected light per unit pixel is corrected for the area by the imaging area. Among the obtained photographing areas, the reflectance is obtained from the reflected light amount of the unit pixel which is equal to or smaller than the predetermined photographing area and the incident light amount on the crop leaf , and the reflectance is determined in advance to obtain the crop information from the reflectance. In order to solve the above-mentioned problem, a crop diagnosing method for diagnosing the nutrition of a field crop based on the first crop relation formula and obtaining crop information of a certain area based on the first crop relation formula and using the first crop information as a first crop information. Means It was.
【0019】この第4の方法としては、前述の第2の方
法における特定関数に利用した俯角に代えて視野距離と
したものである。つまり、画素ごとに得られる受光量に
対して撮影面積の違いを、カメラの地上高、これに伴う
画素ごとの視野距離(画素と撮影点との距離)と、カメ
ラの構造である画素数や、画素の集合体である撮影素子
の大きさと集光レンズとに基づく画角等のカメラ固有の
係数と、によって画素ごとに撮影した面積を求めるため
の特定(面積)関数が2次射影変換によって定まる。し
たがってカメラの地上高と視野距離を変数とし、あるい
はカメラ固有の係数を変数に加えて、画素ごとの撮影面
積を求め、画素ごとの反射光量を画素ごとにその撮影面
積で除することによって撮影面積に影響されない画素ご
との反射光量を得ることができる。つまり、これによっ
てカメラと撮影場所との距離(手前側と向かい側)に関
する補正が実現できることになる。単位画素え取得した
圃場面積が所定面積以下の画素について採用し、採用し
た画素を所定面積となるように区分することは前述の第
2の方法と同様となるので、その説明は省略する。In the fourth method, the visual field distance is used instead of the depression angle used for the specific function in the second method. In other words, the difference in the photographing area with respect to the amount of received light obtained for each pixel is determined by the height of the ground of the camera, the visual field distance (distance between the pixel and the photographing point) for each pixel, and the number of pixels, which is the structure of the camera. A specific (area) function for obtaining an area photographed for each pixel is calculated by a secondary projective transformation based on a camera-specific coefficient such as an angle of view based on the size of a photographic element which is an aggregate of pixels and a condenser lens. Is determined. Therefore, by taking the camera's ground height and viewing distance as variables, or adding a camera-specific coefficient to the variables, the shooting area for each pixel is obtained, and the amount of reflected light for each pixel is divided by the shooting area for each pixel. The amount of reflected light for each pixel, which is not affected by the above, can be obtained. In other words, this makes it possible to realize a correction relating to the distance between the camera and the shooting location (front side and opposite side). Since it is the same as the above-described second method to adopt the pixels having the acquired field area equal to or smaller than the predetermined area and to divide the adopted pixels so as to have the predetermined area, the description thereof is omitted.
【0020】ところで、第2の作物情報を得るための方
法としては、作物の成育に基づいて増減する作物情報に
関する波長の光、例えば可視光域から近赤外域に亘る光
を作物葉身に直接照射して、作物情報に関する波長の光
に関して得られた反射光量あるいは透過光量の内いずれ
か少なくとも一方と、作物情報例えば葉身窒素量が既知
の作物葉光量から葉身窒素量を演算するために予め定め
た窒素量関係式と、から葉身窒素量を測定することがで
きる。この装置は圃場の作物葉身の多くを測定して、精
度の高い葉身窒素量を得ることができる。したがって、
前述の第1の作物情報を更に補正するには有効である。By the way, as a method for obtaining the second crop information, light having a wavelength related to the crop information which increases or decreases based on the growth of the crop, for example, light ranging from the visible light range to the near-infrared range is directly applied to the crop leaf blade. Irradiation, to calculate the leaf nitrogen amount from at least one of the reflected light amount or transmitted light amount obtained with respect to the light of the wavelength related to the crop information, and the crop information such as the leaf blade nitrogen amount is known crop leaf light amount The leaf nitrogen amount can be measured from a predetermined nitrogen amount relational expression. This device can measure a large amount of leaf nitrogen in a field by measuring many of the leaf blades in the field. Therefore,
It is effective to further correct the above-mentioned first crop information.
【0021】上記第1の作物情報と第2の作物情報を求
める2つの有益な手法を効果的に組み合わせて補正する
方法を以下に説明する。それぞれから得られる第1の作
物情報と第2の作物情報との差違を求め、差違によって
第1の作物情報を補正することにより、天候的変化(天
候、時刻、太陽の位置)に伴う誤差だけでなく、これま
で難しいとされた栽培的な変化(測定方位、栽植密度)
に伴う誤差を補正することができる。特に同一の圃場に
おいて複数箇所の栄養診断を行うには、補正の決定が容
易であることから最適である。 Correction is made by effectively combining the two useful techniques for obtaining the first crop information and the second crop information.
The method is described below. The difference between the first crop information and the second crop information obtained from each is obtained, and the first crop information is corrected by the difference, so that only the error due to weather change (weather, time, sun position) is obtained. Not the cultivation change (measurement orientation, planting density)
Can be corrected. In particular, it is optimal to perform a nutrition diagnosis at a plurality of locations in the same field because the correction can be easily determined.
【0022】以上のようにして決定された、第1の作物
情報と第2の作物情報との差違を記憶しておけば、第1
の作物情報を得た圃場内における未知の一定面積の作物
から第1の作物情報だけを求めれば、該第1の作物情報
と前記差違とによって第1の作物情報を補正することが
でき、栽植密度や測定方位による誤差を容易に補正でき
るだけでなく、補正値を持つことで装置としても実現可
能であり、装置にして容易な作物の診断方法とすること
ができる。By storing the difference between the first crop information and the second crop information determined as described above,
If only the first crop information is obtained from the unknown crop of a certain area in the field where the first crop information is obtained, the first crop information can be corrected based on the first crop information and the difference, and planting can be performed. Not only can errors due to the density and the measurement direction be easily corrected, but also by having correction values, it can be realized as an apparatus, and the apparatus can be used as an easy crop diagnosis method.
【0023】前記第1の作物診断方法及び第2の作物診
断方法から更に厳密な補正を行うためには次の方法を適
用する。即ち、第1の作物情報を得て、この得た第1の
作物情報を複数区画に分割して、その複数区画の中から
少なくとも2点のデータを選択して、2点のデータの作
物と同じ圃場の作物葉から直接第2の作物情報を得るこ
とにより、第1と第2の作物情報の2点のデータでその
相関関係を明らかにして補正換算式を定め、これに基づ
いて複数区画の全ての値を補正するものであり、補正換
算式を求めるにあたり一定範囲から複数の作物情報を得
ることができ、更に補正換算式によって第1の作物情報
を広範囲に亘って補正することができる。The first crop diagnosis method and the second crop diagnosis
The following method is applied to perform a more strict correction from the cutting method . That is, the first crop information is obtained, the obtained first crop information is divided into a plurality of sections, at least two points of data are selected from the plurality of sections, and a crop of the two points of data is selected. By obtaining the second crop information directly from the crop leaves in the same field, the correlation between the two points of the first and second crop information is clarified and a correction conversion formula is determined. Is used to correct all values of
Calculation formula can be obtained a plurality of crop information from a range Upon Request can be corrected over the first crop information in a wide range depending further correction conversion formula.
【0024】前記第1の作物診断方法及び第2の作物診
断方法によって補正を行うための別の方法として、自然
光に晒される圃場において、複数の区画ごとの作物か
ら、作物の成育によって増減する作物情報に関連した波
長の光の反射率を測定し、該反射率と、反射率から作物
情報を求めるために予め定めた第1の作物関係式と、か
ら区画ごとの作物情報を求めて第1の作物情報として記
憶し、記憶した区画ごとの第1の作物情報から少なくと
も2区画の作物情報を選択し、圃場の2区画に該当する
作物葉身に光を照射して、作物の成育によって増減する
作物情報に関連した波長の透過または反射の少なくとも
一方の光量を測定し、該光量と、光量から作物情報を求
めるために予め定めた第2の作物関係式と、から前記2
区画の作物情報を求めて第2の作物情報として記憶し、
第1の作物情報を第2の作物情報に基づいて補正する補
正換算式を決定して、補正換算式で第1の作物情報を区
画ごとに補正して第3の作物情報とし、得られた第3の
作物情報によって圃場作物の栄養を診断してもよい。 The first crop diagnosis method and the second crop diagnosis
As another method for performing correction by the cutting method, in a field exposed to natural light, from a crop in each of a plurality of plots, the reflectance of light having a wavelength related to crop information that increases or decreases due to the growth of the crop is measured. From the reflectance and the first crop-related equation predetermined to determine the crop information from the reflectance, the crop information for each section is obtained and stored as the first crop information, and the first crop information for each of the stored sections is stored. At least two sections of crop information are selected from the crop information, and light is irradiated to the leaf blades of the crop corresponding to the two sections of the field, and at least one of transmission and reflection of a wavelength related to the crop information that increases or decreases according to the growth of the crop. The light quantity is measured, and a second crop-related equation predetermined for obtaining crop information from the light quantity is used to calculate
Obtain the crop information of the section and store it as the second crop information,
A correction conversion formula for correcting the first crop information based on the second crop information is determined, and the first crop information is corrected for each section using the correction conversion formula to obtain third crop information. The nutrition of the field crop may be diagnosed by the third crop information.
【0025】前記の補正方法と異なり、この補正方法は
複数区画の情報を個別に得る。その複数区画の中から少
なくとも2区画のデータを選択して、2区画のデータの
作物と同じ区画の作物葉から直接第2の作物情報を得る
ことにより、第1と第2の作物情報の2点のデータでそ
の相関関係を明らかにして補正換算式を定め、これに基
づいて複数区画の全ての値を補正するものであり、補正
換算式を求めるにあたり広い範囲から複数の作物情報を
得ることができ、更に補正換算式によって第1の作物情
報を広範囲に亘って補正することができる。Unlike the above-mentioned correction method, this correction method obtains information of a plurality of sections individually. By selecting data of at least two sections from the plurality of sections and obtaining the second crop information directly from the crop leaves of the same section as the crop of the two-section data, the two pieces of first and second crop information are obtained. The correction conversion formula is determined by clarifying the correlation with the point data, and all the values of the plurality of sections are corrected based on the correction conversion formula.
In obtaining the conversion formula, a plurality of crop information can be obtained from a wide range, and the first crop information can be corrected over a wide range by the correction conversion formula.
【0026】本発明の作物の診断方法は、以上のように
決定された、第1の作物関係式と補正換算式とを記憶し
て、未知の圃場の作物葉身から反射率を測定し、第1の
作物関係式と補正換算式とにより第3の作物情報を得る
ことができるので、以上の項目を制御装置の記憶部に記
憶して適宜読み出し演算することによって装置として実
現可能であり、装置による作物の診断が可能となるだけ
でなく測定精度の向上した装置が提供できる。According to the method for diagnosing crops of the present invention , the first crop-related formula and the correction conversion formula determined as described above are stored, and the reflectance is measured from the crop leaf of an unknown field. Since the third crop information can be obtained by the first crop relation formula and the correction conversion formula, the above-described items can be realized as a device by storing the above-mentioned items in the storage unit of the control device and appropriately reading and calculating the same. It is possible to provide a device which not only enables crop diagnosis by the device but also improves measurement accuracy.
【0027】また、複数区画の中から選択する任意の2
区画を、第1の作物情報のうち最大値と最小値を示した
区画とすることにより、第1の作物情報と第2の作物情
報の補正換算の直線が、余のデータに関係なく上位と下
位の2点で容易に決定できる。Further, an arbitrary 2 item selected from a plurality of sections can be selected.
By setting the section to be a section indicating the maximum value and the minimum value of the first crop information, the straight line for the correction conversion of the first crop information and the second crop information is ranked higher regardless of the remaining data. It can be easily determined by the lower two points.
【0028】作物情報は、様々想定できるが作物の栄養
診断を行うためには、葉の窒素含有量あるいは葉色値で
あることが最適であり、作物において、葉身の窒素量は
施肥の効果あるいはその適否が直ちに現れる部位である
ことから理解できる。Although various types of crop information can be supposed, it is optimal to use the leaf nitrogen content or leaf color value for performing a nutritional diagnosis of the crop. It can be understood from the fact that the suitability immediately appears.
【0029】本発明の作物の診断方法において、作物の
成育によって増減する作物情報に関連した波長の光の反
射率を測定するために、作物の反射光を複数の画素から
なる撮像素子により撮像し、作物に対応した反射光を受
光した画素を選択して、選択した画素の受光データに基
づいて反射率を測定し第1の作物情報を求める作物の診
断方法とした。デジタルカメラなどによる撮像手段から
得られる反射光が、植裁密度や撮像した対象圃場の大き
さ、つまり単位圃場の範囲であるのか1平方メートル程
度の範囲であるのかによって、撮像した反射光がすべて
作物から得られた反射光とは限らない。即ち、画素単位
で見ると作物以外からの反射光、例えば圃場の土の反射
光も含まれていることもある。したがって、所定範囲の
反射率となる画素だけを選択してこれを作物から得られ
た反射光として、この受光データに基づいて第1の作物
情報を求めるようにするとよい。In the method for diagnosing crops according to the present invention, in order to measure the reflectance of light having a wavelength related to the crop information which increases or decreases as the crop grows, the reflected light of the crop is imaged by an image sensor comprising a plurality of pixels. Then, a pixel that has received the reflected light corresponding to the crop is selected, and the reflectance is measured based on the received light data of the selected pixel to obtain the first crop information. Depending on the planting density and the size of the imaged target field, that is, whether it is within the unit field or about 1 square meter, the reflected light obtained from the imaging means by a digital camera etc. It is not necessarily the reflected light obtained from. That is, when viewed in pixel units, reflected light from other than crops, for example, reflected light from field soil may be included. Therefore, it is preferable to select only the pixels having the reflectance in the predetermined range and use the selected pixels as the reflected light obtained from the crop to obtain the first crop information based on the received light data.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】本発明に係る測定装置について図
1から図3により説明する。ここでは作物として稲作を
例にして説明する。図1は圃場1の作物を撮像する一例
を示している。ここでは作物の成育する圃場1に向けて
作物の反射光を測定する受光装置となるカメラ2が設置
されている。圃場1は当然に自然光に晒されている。ま
た、白色の基準板3が圃場に設置してある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a rice crop will be described as an example. FIG. 1 shows an example in which a crop in the field 1 is imaged. Here, a camera 2 serving as a light receiving device for measuring the reflected light of the crop is installed toward the field 1 where the crop grows. The field 1 is naturally exposed to natural light. Further, a white reference plate 3 is installed in the field.
【0031】図2で示すものはカメラ2の簡略なブロッ
ク図であり、カメラ2は例えば24万画素(600×4
00)程度の分解能を備えるエリアセンサー4を備えて
いる。カメラ2には、複数の狭帯域フィルタ5を備えた
フィルタホイール6があり、例えばフィルターホイール
6を回転させてフィルター5を切り換える。フィルタ5
を通過した光は光学手段として例えば集光レンズ7等を
介してエリアセンサー4によって受光される。フィルタ
ーホイール6は、制御回路8によって駆動制御されるス
テッピングモータ9によって回転する。更に制御回路8
はセンサ−4の受光信号をデータ処理装置20に送出す
る。FIG. 2 is a simplified block diagram of the camera 2. The camera 2 has, for example, 240,000 pixels (600 × 4 pixels).
An area sensor 4 having a resolution of about 00) is provided. The camera 2 has a filter wheel 6 having a plurality of narrow-band filters 5. For example, the filter 5 is switched by rotating the filter wheel 6. Filter 5
Is received by the area sensor 4 via, for example, a condenser lens 7 as optical means. The filter wheel 6 is rotated by a stepping motor 9 driven and controlled by a control circuit 8. Further, the control circuit 8
Sends the light receiving signal of the sensor-4 to the data processing device 20.
【0032】ここでフィルタ5は、例えば可視光域波長
の450,550,625,650,675,700n
mの中から適宜選択される。また近赤外域波長の75
0,850,950〜1300nmの中から適宜選択さ
れる。これらの波長は作物の葉の窒素含有率あるいは葉
色値の変化に伴って特徴的な変化を示す帯域を選択する
ことが必要である。したがって、フィルタは可視光域と
近赤外域の両方を用いてもよいし、一方だけを使用して
もよい。なお波長は本実施例に限定されない。図2では
4つのフィルターを示しているが、目的に応じて前記フ
ィルタを装着するものであり随時変更可能であるととも
に使用するフィルターの数を限定するものではない。制
御回路8には更に操作スイッチ10が接続され、操作ス
イッチ10には撮影を行うための撮影開始スイッチ10
a、撮影を停止するための撮影停止スイッチ10b、フ
ィルタを切り換えるフィルタ切り換えスイッチ10c、
撮影データを送出するデータ送信スイッチ10d及び電
源スイッチ10e等を備えている。Here, the filter 5 is, for example, 450, 550, 625, 650, 675, 700n having a wavelength in the visible light range.
m is appropriately selected. Also, the near infrared wavelength of 75
0, 850, 950 to 1300 nm. For these wavelengths, it is necessary to select a band that shows a characteristic change with a change in the nitrogen content or leaf color value of the crop leaves. Accordingly, the filter may use both the visible light region and the near infrared region, or may use only one of them. Note that the wavelength is not limited to the present embodiment. Although four filters are shown in FIG. 2, the filters are mounted according to the purpose and can be changed at any time, and the number of filters to be used is not limited. An operation switch 10 is further connected to the control circuit 8, and the operation switch 10 is a photographing start switch 10 for photographing.
a, a shooting stop switch 10b for stopping shooting, a filter changeover switch 10c for switching a filter,
It is provided with a data transmission switch 10d for transmitting photographing data, a power switch 10e, and the like.
【0033】図3にデータ処理装置20のブロック図を
示している。図3に示すデータ処理装置20は、エリア
センサ4の画像信号をデジタル信号に変換するアナログ
・デジタル変換器(以下「A/D変換器」という)21
と、A/D変換後の画像データを記憶するフレームメモ
リ22、画像データを視覚的に表示するモニタ23及び
画像処理ボード24を備え、これらは、インプットアウ
トプットポート(以下「I/Oポート」という)25を
介して画像データを演算処理するCPU26に連絡して
ある。また、インターフェースボード(以下「I/Fボ
ード」という)27を介して後述する葉身窒素量測定装
置30が接続してある。更に制御プログラム等を記憶し
た読み出し専用メモリ(以下「ROM」という)28
と、演算結果等を記憶して適宜読み出し可能な読み出し
書き込みメモリ(以下「RAM」という)29がCPU
26に接続されている。FIG. 3 shows a block diagram of the data processing device 20. A data processing device 20 shown in FIG. 3 is an analog-to-digital converter (hereinafter, referred to as an “A / D converter”) 21 that converts an image signal of the area sensor 4 into a digital signal.
And a frame memory 22 for storing the image data after A / D conversion, a monitor 23 for visually displaying the image data, and an image processing board 24. ) To a CPU 26 for performing arithmetic processing on image data. Further, a leaf blade nitrogen amount measuring device 30 described later is connected via an interface board (hereinafter, referred to as an “I / F board”) 27. Read-only memory (hereinafter, referred to as “ROM”) 28 further storing a control program and the like.
And a read / write memory (hereinafter, referred to as “RAM”) 29 that can store the operation result and the like and read it out as appropriate,
26.
【0034】さて、カメラ2の電源スイッチ10eを押
すと、エリアセンサー4によって像の反射信号が受光さ
れて画像信号となり、この画像信号はデータ送信スイッ
チ10dを押すことでデータ処理装置20に送出され
る。データ処理装置20では画像処理ボード24によっ
て処理されてモニター23に映し出される。モニター2
3で圃場1を確認しながらカメラ2の位置をセットして
撮影範囲を確定する。撮影範囲が確定したら、現在セッ
トされているフィルタ5を通して撮影開始スイッチ10
aを押して圃場1で成育する稲の葉を撮影し、次にフィ
ルタ切り換えスイッチ10cによって制御回路8からス
テッピングモータ9を回転させる信号が出力されフィル
タホイール6を回転させてフィルタ5を切り換えた後、
撮影スイッチ10aを押して撮影する。このようにして
フィルタ5を順次切り換えながら必要なフィルタ5ごと
に撮影は行われる。結果的に各フィルタ5ごとに画像信
号は作成される。ここでカメラ2のエリアセンサー4に
大容量の記憶素子がなければ、撮影の都度データ処理装
置20にデータを送信するようデータ送信スイッチ10
dを押す。When the power switch 10e of the camera 2 is pressed, the reflection signal of the image is received by the area sensor 4 to become an image signal, and this image signal is sent to the data processing device 20 by pressing the data transmission switch 10d. You. In the data processing device 20, the image data is processed by the image processing board 24 and displayed on the monitor 23. Monitor 2
In step 3, the position of the camera 2 is set while confirming the field 1, and the photographing range is determined. When the photographing range is determined, the photographing start switch 10 is passed through the currently set filter 5.
After pressing a, the leaves of rice growing in the field 1 are photographed, and then a signal for rotating the stepping motor 9 is output from the control circuit 8 by the filter changeover switch 10c, and the filter 5 is switched by rotating the filter wheel 6;
The photographing switch 10a is pressed to photograph. In this way, the photographing is performed for each required filter 5 while sequentially switching the filters 5. As a result, an image signal is created for each filter 5. Here, if the area sensor 4 of the camera 2 does not have a large-capacity storage element, the data transmission switch 10 transmits data to the data processing device 20 every time shooting is performed.
Press d.
【0035】以上のように構成された測定装置のカメラ
2によって撮影した単位画素のデータは次のように処理
される。図4は圃場をカメラ2の視点0から撮影したと
きの、カメラ2の地上高h、俯角θ、画角ψ及び視野距
離l1,l2等を示した図である。また図5(a)はエ
リアセンサー4の画素座標ijで、図5(b)はこの画
素によって取得した圃場面積Aijを示している。図5
で明らかなように各画素座標ijで取得した圃場画像は
それぞれ面積が異なる。従って同じ圃場であっても画素
座標ijごとに情報量の密度が異なる。これを次の面積
関数によって補正する。ここで言う面積関数とは一般的
には2次射影変換といわれる数学的解析法であるのでそ
の概要のみを説明する。上記カメラ2の地上高hあるい
は視野距離l、撮影の俯角θ、カメラ2固有の係数であ
る画角ψ及び画素数とによって次の面積関数が成立す
る。The data of the unit pixel photographed by the camera 2 of the measuring device configured as described above is processed as follows. FIG. 4 is a diagram showing the ground height h, the depression angle θ, the angle of view ψ, the viewing distances l1, l2, and the like of the camera 2 when the field is photographed from the viewpoint 0 of the camera 2. FIG. 5A shows the pixel coordinates ij of the area sensor 4, and FIG. 5B shows the field area Aij acquired by the pixels. FIG.
As is apparent from the above, the field images acquired at the respective pixel coordinates ij have different areas. Therefore, even in the same field, the density of the information amount differs for each pixel coordinate ij. This is corrected by the following area function. The area function referred to here is a mathematical analysis method generally called a quadratic projection transformation, and therefore only its outline will be described. The following area function is established by the ground height h or the viewing distance l of the camera 2, the angle of depression θ of photographing, the angle of view で which is a coefficient unique to the camera 2, and the number of pixels.
【数1】 (俯角) Aij = f(θ、h、i,j,x1、x2…) … (視野距離) Aij = g(θ、l、i,j,x1、x2…) … Aij:画素座標ijで取得した圃場実面積 i,j:画素の座標 x1:画角(カメラ固有) x2:画素数(カメラ固有) これによって、俯角θと、地上高hあるいは視野距離l
と、を与えることにより画素座標ごとの実面積Aijが
演算できる。つまり、俯角に基づいて得られる圃場実面
積式1−と視野距離に基づいて得られる圃場実面積式
1−のいずれかによって実面積を得ることができる。(Depression angle) Aij = f (θ, h, i, j, x1, x2...) (Viewing distance) Aij = g (θ, 1, i, j, x1, x2...) Aij: pixel Field actual area acquired at coordinates ij, i, j: pixel coordinates x1: angle of view (camera specific) x2: number of pixels (camera specific) Thus, depression angle θ, ground height h or viewing distance l
, The actual area Aij for each pixel coordinate can be calculated. That is, the actual area can be obtained by either the field actual area formula 1 obtained based on the depression angle or the field actual area formula 1 obtained based on the viewing distance.
【0036】ここで画素座標ijにおける反射光の受光
(強度)量をPijとするとHere, assuming that the amount of received light (intensity) of the reflected light at the pixel coordinates ij is Pij
【数2】P’ij=Pij/Aij となって、実面積Aijで画素ijで取得した受光量P
ijを除することで、画素座標ijで取得した圃場の実
面積の大小に影響されない単位面積当たりの反射光量と
することができる。以上のようにして、画素座標ijご
とに面積補正が行えて、撮影により取得した実面積の大
きさに影響されない画素座標ijごとの反射光量を得
る。以上で、所定の地上高hあるいは視野距離lで、所
定の俯角θで撮影した場合において、2次射影変換によ
る面積補正について説明した。[Mathematical formula-see original document] P'ij = Pij / Aij, and the received light amount P acquired by the pixel ij with the actual area Aij
By dividing ij, it is possible to obtain the amount of reflected light per unit area that is not affected by the magnitude of the actual area of the field acquired at the pixel coordinates ij. As described above, the area correction can be performed for each pixel coordinate ij, and the amount of reflected light for each pixel coordinate ij that is not affected by the size of the actual area obtained by imaging is obtained. As described above, the area correction by the secondary projection conversion in the case where the image is taken at the predetermined ground height h or the viewing distance l and at the predetermined depression angle θ has been described.
【0037】次に画素座標ijごとに俯角θが異なるの
で、θに伴う俯角補正を行う。図6のように基準板もし
くは圃場の同じ位置の作物葉の反射光を同じ距離のもと
で測定する。例えば俯角θ1から俯角θ2まで変化させ
て、好ましくはエリアセンサー4の中心部の画素座標の
反射光量によって補正係数を定めれば良い。例えば、俯
角θが60゜における反射光量の補正係数をK60゜=1
とおけば、Next, since the depression angle θ differs for each pixel coordinate ij, the depression angle correction accompanying θ is performed. As shown in FIG. 6, the reflected light of the reference plate or the crop leaf at the same position in the field is measured at the same distance. For example, the correction coefficient may be determined by changing the depression angle θ1 from the depression angle θ2, preferably based on the amount of reflected light at the pixel coordinates at the center of the area sensor 4. For example, when the depression angle θ is 60 °, the correction coefficient of the reflected light amount is K60 ° = 1.
If so,
【数3】 俯角θ=60゜: K60゜=1 俯角θ=50゜: 俯角50゜の反射光量/俯角60゜の反射光量 =俯角50゜における補正係数=K50゜ 俯角θ=40゜: 俯角40゜の反射光量/俯角60゜の反射光量 =俯角40゜における補正係数=K40゜ ・ ・ 俯角θ=10゜: 俯角10゜の反射光量/俯角60゜の反射光量 =俯角10゜における補正係数=K10゜ となって、各俯角θにおける補正係数が定まり、画素座
標ijごとの補正係数Kijが定まる。しがって、前記
面積補正後に得られたP’ijと補正係数Kijによっ
て、Depression angle θ = 60 °: K60 ° = 1 Depression angle θ = 50 °: Reflection light amount at depression angle 50 ° / reflection light amount at depression angle 60 ° = Correction coefficient at depression angle 50 ° = K50 ° Depression angle θ = 40 °: Depression angle Reflection light amount at 40 ° / reflection light amount at 60 ° depression angle = Correction coefficient at 40 ° depression angle = K40 ゜ Depression angle θ = 10 °: Reflection light amount at 10 ° depression angle / reflection light amount at 60 ° depression angle = Correction coefficient at 10 ° depression angle = K10 ゜, the correction coefficient at each depression angle θ is determined, and the correction coefficient Kij for each pixel coordinate ij is determined. Therefore, by the P′ij obtained after the area correction and the correction coefficient Kij,
【数4】P”ij=Kij・P’ij となって、俯角θによる俯角補正ができる。以上俯角θ
に関する補正について説明した。いずれにしても面積補
正においては予め所定の値(θ、h、l等)を入力して
おくこと、あるいは俯角補正においては予め複数の俯角
θで反射光量を測定して画素座標ごとに補正係数Kij
を定めておくことが必要である。P′ij = Kij · P′ij, and the depression angle can be corrected by the depression angle θ.
The correction regarding the above has been described. In any case, in the area correction, a predetermined value (θ, h, l, etc.) is input in advance, or in the depression angle correction, the amount of reflected light is measured in advance at a plurality of depression angles θ, and a correction coefficient is set for each pixel coordinate. Kij
It is necessary to define
【0038】次にカメラ2のエリアセンサ4で受光する
反射光量は、基準板3の反射光量と圃場1の作物葉の反
射光量である。基準板3の反射光量を測定するときに
は、俯角補正において基準とした俯角θ、上記例では俯
角60゜における基準板反射光量を測定することが好ま
しい。基準板反射光量を作物葉への入射光量としてこの
測定した基準板反射光量をP0とすれば、Next, the reflected light amount received by the area sensor 4 of the camera 2 is the reflected light amount of the reference plate 3 and the reflected light amount of the crop leaves in the field 1. When measuring the amount of reflected light from the reference plate 3, it is preferable to measure the amount of reflected light from the reference plate at a depression angle θ used as a reference in the depression angle correction, in the above example, at a depression angle of 60 °. Assuming that the reference plate reflected light amount is the incident light amount to the crop leaves and the measured reference plate reflected light amount is P0,
【数5】Rij=P”ij/P0 Rij:画素座標ijごとの反射率 によって、稲の葉の反射率を求めることができる。この
反射率は稲の葉の窒素含有率を求めるために利用され
る。これら数式1乃至数式5はROM28に記憶してあ
る。前述の基準板反射光量P0は次のようにして測定記
憶される。カメラ2に備えてあるフィルタ5を切り換え
てフィルタごとに基準板3の反射光量を測定しデータ処
理装置20に送出して、データ処理装置20ではこれら
をA/D変換器21によってデジタル変換してRAM2
9に記憶する。即ち基準板反射光量P0の値はフィルタ
5ごとに測定して記憶する。Rij = P "ij / P0 Rij: The reflectance of rice leaves can be determined by the reflectance at each pixel coordinate ij. This reflectance is used to determine the nitrogen content of rice leaves. These formulas 1 to 5 are stored in the ROM 28. The above-mentioned reference plate reflected light amount P0 is measured and stored as follows: The filter 5 provided in the camera 2 is switched and the reference is set for each filter. The amount of reflected light from the plate 3 is measured and sent to the data processing device 20, which converts the reflected light into digital data by the A / D converter 21 and stores the data in the RAM 2.
9 is stored. That is, the value of the reference plate reflected light amount P0 is measured and stored for each filter 5.
【0039】カメラ2によってフィルタ5を切り換えて
フィルタごとに、圃場1のある範囲の稲の葉の反射光量
を受光してデータ処理装置20に送出し、データ処理装
置20では、A/D変換器21によって信号をデジタル
に変換し、フレームメモリ22に記憶する。CPU26
は、フレームメモリ22に記憶してあるフィルタ5ごと
の葉の反射光量について、各画素によって受光された受
光量の平均値を求めて、予めROM28に記憶された前
記数式に基づいて反射率を演算してRAM29に記憶す
る。これで単位画素によるある範囲の、例えば1平方メ
ートル範囲の作物葉による反射率が記憶される。The filter 5 is switched by the camera 2 and the amount of reflected light of the leaves of the rice in a certain area of the field 1 is received and transmitted to the data processor 20 for each filter. The signal is converted into a digital signal by 21 and stored in the frame memory 22. CPU26
Calculates the average value of the amount of light received by each pixel with respect to the amount of reflected light of the leaves of each filter 5 stored in the frame memory 22 and calculates the reflectance based on the above-described mathematical expression stored in the ROM 28 in advance. And store it in the RAM 29. This stores the reflectance of a certain range of the unit pixels, for example, the crop leaves in a range of one square meter.
【0040】図7及び図8で示すものは、圃場1の作物
葉を撮影した24万画素のデータを更に複数の区画に分
割して処理する例を示している。例えば、カメラ2によ
ってフィルタ5を切り換えてフィルタごとに、圃場1の
ある範囲の稲の葉の反射光量を受光してデータ処理装置
20に送出し、データ処理装置20では、A/D変換器
21によって信号をデジタルに変換し、フレームメモリ
22に記憶する。CPU26は、フレームメモリ22に
記憶してあるフィルタ5ごとの葉の反射光量について、
図7のように、例えば、左上から区画NO〜を決定
し、区画内の各画素によって受光された受光量の平均値
を求めて、予めROM28に記憶された前記数式に基づ
いて各区画ごとの反射率を演算してRAM29に記憶す
る。モニター23には画像処理ボード24で処理された
画像が表示される。FIGS. 7 and 8 show an example in which data of 240,000 pixels obtained by photographing crop leaves in the field 1 is further divided into a plurality of sections and processed. For example, the filter 5 is switched by the camera 2, and for each filter, the reflected light amount of the rice leaf in a certain area of the field 1 is received and transmitted to the data processing device 20. The signal is converted into a digital signal and stored in the frame memory 22. The CPU 26 determines the amount of reflected light of the leaves for each filter 5 stored in the frame memory 22.
As shown in FIG. 7, for example, sections NO to are determined from the upper left, an average value of the amount of light received by each pixel in the section is obtained, and each section is The reflectance is calculated and stored in the RAM 29. The image processed by the image processing board 24 is displayed on the monitor 23.
【0041】ここでの区分は次のようにして決定され
る。まず図7で示す区分の第1の方法は、圃場を撮影し
て単位画素で得られた圃場実面積Aijのうち最大値を
示す画素(図7では〜のそれぞれ)の圃場実面積を
基準として、つまりこの最大圃場実面積を基準面積とし
て、隣り合う複数画素を組み合わせて一定面積となるよ
うに全ての画素を区分する。このとき単位画素を更に分
割するようなことになっても、単位面積当たりの反射光
量が求めてあるので、分割した面積に単位面積当たりの
反射光量が反映できるので可能である。以上のように区
分してここでは便宜上9区分されとものとする。つま
り、図7の最上部にあたる画素〜のそれぞれが最大
実面積であったとし、この実面積を基準として、以下の
画素を一定面積に区分すると、〜が3画素分、か
らが5画素分で一定面積となることを示している。実
際にはもっと複雑な区分となるが、ここでは簡略的に示
している。ここで一定面積が1m2から5m2 となる
ようにカメラを配置して撮影することが好ましい。これ
より小さい単位に区分しても、作物葉の大きさや植裁密
度等から、画素ごとで得られる反射光量すべてに作物葉
の情報が反映されないだけでなく、作業効率が低下する
ものとなる。逆に区分面積があまり大きすぎると、作業
効率は向上するが得られる情報が粗雑となり、精度の低
下を招くことになる。The division here is determined as follows. First, a first method of the division shown in FIG. 7 is based on the actual field area of the pixel (each in FIG. 7) showing the maximum value among the actual field areas Aij obtained by unit pixels by photographing the field. That is, with the maximum actual field area as a reference area, a plurality of adjacent pixels are combined to divide all the pixels so as to have a constant area. At this time, even if the unit pixel is further divided, the reflected light amount per unit area can be reflected on the divided area because the reflected light amount per unit area is obtained, so it is possible. It is assumed that the image data is divided as described above and divided into nine data for convenience. That is, it is assumed that each of the pixels at the top of FIG. 7 has the maximum real area, and the following pixels are divided into a certain area based on this real area. This shows that the area is constant. Actually, it is a more complicated division, but it is simply shown here. Here, it is preferable that the camera is arranged so that the fixed area is 1 m 2 to 5 m 2 and shooting is performed. Even if the unit is divided into smaller units, not only the information on the crop leaves is not reflected in all the reflected light amounts obtained for each pixel, but also the work efficiency is reduced due to the size of the crop leaves and the planting density. Conversely, if the sectional area is too large, the work efficiency will be improved, but the obtained information will be coarse and the accuracy will be reduced.
【0042】次に図8で示す区分の第2の方法は、圃場
を撮影して単位画素で得られた圃場実面積Aijのう
ち、所定面積、例えば1m2 を超えない画素(区分
〜に含まれる画素)だけを選択し、所定面積を基準面
積として隣り合う複数画素を組み合わせて所定面積とな
るように全ての画素を区分する。このとき単位画素を更
に分割するようなことになっても、単位面積当たりの反
射光量が求めてあるので、分割した面積に単位面積当た
りの反射光量が反映できるので可能である。ここでは便
宜上9区分されたものとする。図8においては、最上部
の3画素は所定面積を超える画素であり除外して、一定
面積以下となる画素のうち、区分〜が丁度所定面積
となり、〜が3画素分で所定面積となり、から
が4画素分で所定面積となることを示している。実際に
はもっと複雑な区分となるが、ここでは簡略的に示して
いる。所定面積を1m2 とすることは、これより小さ
い単位に区分しても、作物葉の大きさや植裁密度等か
ら、画素ごとで得られる反射光量すべてに作物葉の情報
が反映されないだけでなく、作業効率が低下するものと
なる。逆に区分面積があまり大きすぎると、作業効率は
向上するが得られる情報が粗雑となり、精度の低下を招
くことになる。[0042] Next a second method of classification shown in FIG. 8, of the field actual area Aij obtained in a unit pixel by photographing a field, predetermined area, included in the pixel (segment-for example, it does not exceed 1 m 2 Is selected, and a plurality of adjacent pixels are combined using a predetermined area as a reference area to divide all the pixels into a predetermined area. Even if it such that a unit pixel that time further divided, since the reflected light amount per unit area are determined, the reflected light amount per unit area divided area is possible because it reflects. Here, it is assumed that the image is divided into nine sections for convenience. In FIG. 8, the uppermost three pixels are pixels that exceed a predetermined area and are excluded, and among the pixels having a certain area or less, the division is just a predetermined area, and is a predetermined area for three pixels. Indicates that a predetermined area is obtained for four pixels. Actually, it is a more complicated division, but it is simply shown here. When the predetermined area is 1 m 2 , even if the area is divided into smaller units, not only the information on the crop leaf is not reflected in all the reflected light amounts obtained for each pixel due to the size and the planting density of the crop leaf, but also , Work efficiency is reduced. Conversely, if the sectional area is too large, the work efficiency will be improved, but the obtained information will be coarse and the accuracy will be reduced.
【0043】さて、RAM29には、複数のフィルタ5
ごとの受光範囲内の作物葉の反射率と、フィルタ5ごと
に9区画に処理されたそれぞれの作物葉の反射率とが記
憶されている。このRAM29に記憶されたフィルタ5
ごとの反射率、あるいはフィルタ5ごとに9区画に処理
した反射率を説明変数にして、同じ受光範囲内、あるい
は同じ区画内で成育する葉を採取して、この葉の作物情
報である、例えば窒素含有率を直接化学分析することに
よって、あるいは葉色値を直接葉の色を測定することに
よって求め、この窒素含有率あるいは葉色値を目的変数
として、受光範囲内の作物葉の作物情報を求める関係
式、9区画ごとの作物葉の作物情報を求める関係式(第
1の作物関係式)を作成して、ROM28に記憶してお
く。The RAM 29 has a plurality of filters 5.
The reflectance of the crop leaves within the light receiving range for each of the filters and the reflectance of each crop leaf processed into nine sections for each filter 5 are stored. The filter 5 stored in the RAM 29
By using the reflectance of each of the filters or the reflectance processed in 9 sections for each filter 5 as an explanatory variable, a leaf growing in the same light receiving range or in the same section is collected, and the crop information of the leaf, for example, The relationship between the direct chemical analysis of the nitrogen content or the leaf color value obtained by directly measuring the leaf color, and using the nitrogen content or the leaf color value as an objective variable to obtain the crop information of the crop leaf within the light receiving range. An equation and a relational equation (first crop relational equation) for obtaining the crop information of the crop leaves for each of the nine sections are created and stored in the ROM 28.
【0044】更に詳説すると、仮に区画NOにおける
フィルタ1による反射率R1、フィルタ2による反射率
R2、フィルタ3による反射率R3、フィルタ4による
反射率R4が存在し、区画内の作物葉を化学分析して取
得した窒素含有率N1が存在するとき、More specifically, if there is a reflectance R1 by the filter 1, a reflectance R2 by the filter 2, a reflectance R3 by the filter 3, and a reflectance R4 by the filter 4 in the section NO, the crop leaves in the section are chemically analyzed. When the nitrogen content N1 obtained by
【数6】 N1 = F0+F1・R1+F2・R2+F3・R3+F4・R4 が成立するとすれば、複数の窒素含有率Nを測定するこ
とによってAssuming that N1 = F0 + F1 · R1 + F2 · R2 + F3 · R3 + F4 · R4, a plurality of nitrogen contents N are measured.
【数7】 N1 = F0+F1・R11+F2・R21+F3・R31+F4・R41 N2 = F0+F1・R12+F2・R22+F3・R32+F4・R42 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Nn = F0+F1・R1n+F2・R2n+F3・R3n+F4・R4n となって、これらを重回帰分析すれば、N1 = F0 + F1 · R11 + F2 · R21 + F3 · R31 + F4 · R41 N2 = F0 + F1 · R12 + F2 · R22 + F3 · R32 + F4 · R42 · · · · · · Nn = F0 + F1 · R1n + F3 · R4n By regression analysis,
【数8】 N = F0+F1・R1+F2・R2+F3・R3+F4・R4+C N:測定対象の窒素含有率,F0〜F4:定数,R1〜R
4:フィルタごとの反射率 C:補正値 として、関係式(第1の作物関係式)を求めることがで
きる。葉色値についても同様にして関係式を求めること
ができる。この数式8をROM28に記憶しておく。N = F0 + F1 · R1 + F2 · R2 + F3 · R3 + F4 · R4 + C N: Nitrogen content to be measured, F0 to F4: constant, R1 to R
4: Relational reflectance (first crop relational expression) can be obtained as the reflectance C for each filter. The relational expression can be similarly obtained for the leaf color value. This equation 8 is stored in the ROM 28.
【0045】このようにして数式1乃至数式5並及び数
式8をROM28に記憶しておけば、カメラ2によって
基準板と受光範囲の稲の葉を撮影して、この画像信号を
データ処理装置20に送出すると、データ処理装置20
では、第1の作物関係式に基づいて窒素含有率を演算す
ることができる。これによって、受光範囲内の稲の窒素
含有率あるいは各区画ごとの窒素含有率(第1の作物情
報)NO〜を求めることができる。図7に各区画に
記載された数値がこのとき求められた窒素含有率の一例
である。If Equations 1 to 5 and Equation 8 are stored in the ROM 28 in this manner, the reference plate and the rice leaves in the light receiving area are photographed by the camera 2 and this image signal is processed by the data processor 20. To the data processing device 20
Then, the nitrogen content can be calculated based on the first crop relational expression. As a result, the nitrogen content of the rice within the light receiving range or the nitrogen content (first crop information) NO〜 of each section can be obtained. The numerical values described in each section in FIG. 7 are examples of the nitrogen content obtained at this time.
【0046】次に、葉身窒素量測定装置30の実施例を
図9から図11により説明する。ここに示すものは、携
帯型窒素量測定装置(以下「測定装置」という)30の
主要部分を破断した側面図である。図9及び図10で
は、上方の本体31内に光源部32と、下部に光量検出
装置33としてのフォトダイオード(図示せず)とを設
けた構成となっている。光源部32は、同一円周上に異
なる波長ピークを持つ複数の発光素子であるLED3
4、35を配設して、該LED34、35にはそれぞれ
波長帯域の異なる狭帯域フィルター36,37を設けて
ある。波長帯域は500nm〜1100nmが好まし
く、この波長帯域から、求める葉身窒素量あるいは葉色
値に関係する任意の特定波長の狭帯域フィルター36、
37を選択してある。各LED34、35の発光する光
は、狭帯域フィルター36、37によって特定波長の光
となって、光が反射する拡散反射板38に入射する。ま
たこの拡散反射板38へ各LED34、35の光線がほ
ぼ一定の角度で入射するようにブロック39が形成して
ある。Next, an embodiment of the apparatus 30 for measuring the amount of nitrogen in the blade blade will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view in which a main part of a portable nitrogen amount measuring device (hereinafter referred to as “measuring device”) 30 is broken. FIGS. 9 and 10 show a configuration in which a light source unit 32 is provided in an upper body 31 and a photodiode (not shown) serving as a light amount detection device 33 is provided below. The light source unit 32 includes a plurality of light emitting elements LED3 having different wavelength peaks on the same circumference.
The LEDs 34 and 35 are provided with narrow band filters 36 and 37 having different wavelength bands. The wavelength band is preferably 500 nm to 1100 nm, and from this wavelength band, a narrow band filter 36 of any specific wavelength related to the required leaf nitrogen amount or leaf color value,
37 is selected. The light emitted from each of the LEDs 34 and 35 is converted into light of a specific wavelength by the narrow band filters 36 and 37, and is incident on the diffuse reflection plate 38 that reflects the light. A block 39 is formed so that the light beams of the LEDs 34 and 35 are incident on the diffuse reflection plate 38 at a substantially constant angle.
【0047】拡散反射板38により反射した光は、ブロ
ック39の中央に設けた反射光路40に入射し、反射光
路40の放射側41に設けた拡散透過板42に入射す
る。拡散反射板42は反射光路40の光軸に対して垂直
に設けられ、円形の磨りガラス状あるいは乳白色のガラ
スで形成されている。反射光路40及び拡散反射板38
とで囲まれた空間を光が反射と拡散とを繰り返しながら
反射光路40から出て、拡散透過板42を経て測定葉4
3を介して光量検出装置44に入射する。The light reflected by the diffuse reflection plate 38 enters a reflection light path 40 provided at the center of the block 39, and enters a diffusion transmission plate 42 provided on the radiation side 41 of the reflection light path 40. Diffuse reflector 42 is provided perpendicular to the optical axis of the reflected light path 40, it is formed of a glassy or opalescent glass circular frosted. Reflected light path 40 and diffuse reflector 38
The light leaves the reflected light path 40 while repeating reflection and diffusion in the space surrounded by
The light enters the light amount detection device 44 via the light source 3.
【0048】さらに、光量検出装置32の上部外周に上
蓋31を繞設して、該上蓋31から延長した腕45は軸
46によって軸支されている。さらに、上蓋31が軸支
される軸46にはコイルバネ47を遊嵌してあり、常に
上蓋31を押し上げるように作用している。つまり、図
11で示すように、測定においては測定葉43を測定場
所に挿入し、上蓋31の上部を押し下げることで測定を
可能にしている。この測定のタイミングは、上蓋31を
押し下げることにより上蓋31の下方に設けた押し下げ
突起(図示せず)が、対向する位置に設けたマイクロス
イッチ48を押し下げることで、上蓋31を押し下げた
ことを検知して測定(光の照射及び光量測定)が行なわ
れる。Further, an upper lid 31 is provided on the outer periphery of the upper part of the light amount detection device 32, and an arm 45 extending from the upper lid 31 is supported by a shaft 46. Further, a coil spring 47 is loosely fitted on a shaft 46 on which the upper lid 31 is supported, and acts so as to always push up the upper lid 31. That is, as shown in FIG. 11, in the measurement, the measurement is enabled by inserting the measurement leaf 43 into the measurement place and pressing down the upper part of the upper lid 31. At the timing of this measurement, it is detected that the push-down protrusion (not shown) provided below the upper cover 31 by pushing down the upper cover 31 pushes down the microswitch 48 provided at the opposing position, thereby pressing down the upper cover 31. (Light irradiation and light quantity measurement).
【0049】次に、図10によって吸光度測定装置1の
ブロック図を示し説明する。光源部32と、光量検出装
置33とからなる測定部で検出されるサンプル葉43の
透過光量は、光量検出装置44によってアナログの信号
に変換されアナログボード50に連絡されている。光源
部32にはLED34、35の発光装置51が設けてあ
る。アナログボード50ではアナログからデジタル信号
へのA/D変換をするか、あるいは電圧から周波数への
V/F変換を行う。変換された信号はI/Oボードを経
由して演算制御装置となるCPUボード53に入力され
る。前記I/Oボード52には、測定結果、演算結果あ
るいは操作指示を表示する液晶表示器LCD54、操作
を行う入力部55、外部装置とデータを入出力するRS
232Cの接続ポート56及びスイッチ48等を設けて
ある。これらCPUボード53とI/Oボード52には
電源ボード57から電源を供給するように接続してあ
る。また、プリンタ58はプリンタI/Fボード59を
介してCPUボード53に接続してある。更にCPUボ
ード53には、読み出し専用メモリ(以下「ROM」と
いう)60と読み出し書き込みメモリ(以下「RAM」
という)61が接続されている。ROM60には、圃場
別あるいは品種別の複数の検量線が記憶してある。この
検量線は、予め窒素含有率を測定した複数の葉に光を照
射して得られる複数の受光量から吸光度を算出し、この
吸光度を説明変数とし、複数の既知の窒素含有率を目的
変数として重回帰分析を行い、予め決定した窒素含有率
(第2の作物情報)を求める関係式(第2の作物関係
式)である。この重回帰分析については前述した数式を
求める手順と説明が重複するので省略する。更にこのR
OM60には、測定装置30において、吸光度を測定し
て窒素含有率などの品質を演算するための一連の、吸光
度の測定から演算と表示を実行するプログラム等が記憶
してある。Next, a block diagram of the absorbance measuring device 1 will be described with reference to FIG. The transmitted light amount of the sample leaf 43 detected by the measuring unit including the light source unit 32 and the light amount detecting device 33 is converted into an analog signal by the light amount detecting device 44 and communicated to the analog board 50. The light source unit 32 is provided with a light emitting device 51 of LEDs 34 and 35. The analog board 50 performs A / D conversion from analog to digital signals or V / F conversion from voltage to frequency. The converted signal is input to a CPU board 53 serving as an arithmetic and control unit via an I / O board. The I / O board 52 includes a liquid crystal display LCD 54 for displaying a measurement result, a calculation result or an operation instruction, an input unit 55 for performing an operation, and an RS for inputting and outputting data to an external device.
A 232C connection port 56 and a switch 48 are provided. The CPU board 53 and the I / O board 52 are connected so that power is supplied from a power supply board 57. The printer 58 is connected to the CPU board 53 via a printer I / F board 59. Further, the CPU board 53 includes a read only memory (hereinafter referred to as “ROM”) 60 and a read / write memory (hereinafter referred to as “RAM”).
61) are connected. The ROM 60 stores a plurality of calibration curves for each field or each variety. This calibration curve calculates absorbance from a plurality of received light amounts obtained by irradiating light to a plurality of leaves whose nitrogen content has been measured in advance, and uses this absorbance as an explanatory variable, and a plurality of known nitrogen contents as objective variables. Is a relational expression (second crop relational expression) for performing a multiple regression analysis to obtain a predetermined nitrogen content rate (second crop information). The description of the multiple regression analysis will be omitted because the procedure for obtaining the above-described formulas is the same as that of the above-described procedure. Furthermore, this R
The OM 60 stores a series of programs for executing the calculation and display from the measurement of the absorbance for measuring the absorbance and calculating the quality such as the nitrogen content in the measuring device 30.
【0050】このように構成された測定装置30の作用
について以下に説明する。測定装置30にサンプル葉4
3を挿入して上蓋31を押し下げると、スイッチ48の
信号がCPUボ−ド53に連絡され、CPUボード53
からは発光制御装置51へ信号を出力して発光制御装置
51から光源部32へ発光信号が送られる。これによ
り、LED34、35からサンプル葉43に向けて光が
交互に照射される。このLED34、35から発光する
光は、狭帯域フィルタ−36、37によって近赤外域と
可視光域の特定波長の光となっており、前述した反射散
乱を繰り返して拡散透過板42から光量検出装置44に
到達するので積分球と同じ程度にサンプル葉43に均一
に照射される。The operation of the measuring device 30 configured as described above will be described below. Sample leaf 4 in measuring device 30
3 is inserted and the upper lid 31 is pushed down, the signal of the switch 48 is communicated to the CPU board 53, and the CPU board 53
, A signal is output to the light emission control device 51, and a light emission signal is sent from the light emission control device 51 to the light source unit 32. Accordingly, light is alternately emitted from the LEDs 34 and 35 toward the sample leaves 43. The light emitted from the LEDs 34 and 35 is converted into light having a specific wavelength in the near-infrared region and visible light region by the narrow band filters 36 and 37. Since the sample leaves 43 are reached, the sample leaves 43 are evenly irradiated to the same extent as the integrating sphere.
【0051】サンプル葉43に光が照射されると、その
透過光または反射光が光量検出装置44によりLED3
4,35ごとに受光され、該受光信号はA/D変換のた
めにアナログボード50に連絡される。アナログボード
50では、A/D変換を行い、次にI/Oボード52を
経由してCPUボード53に入力される。CPUボード
53においては、サンプル葉43の透過光又は反射光か
ら光の透過率あるいは吸光度を算出するようにしてあ
り、その値がRAM61に記憶される。RAM61に記
憶された吸光度と、ROM33に予め記憶された窒素含
有率を求める関係式とによって、測定した葉の窒素含有
率を演算することができる。入力部55には、測定装置
30の電源を投入する電源スイッチ55a、透過光測定
を可能にする測定スイッチ55b、ROM60に記憶し
た検量線(式)、あるいはRAM61に記憶した吸光度
あるいは透過光データや演算結果、サンプルNO等を読
み出す切り換え機能を備えた読み出しスイッチ55cを
備えている。When the sample leaves 43 are irradiated with light, the transmitted light or the reflected light is converted by the light amount detection device 44 into the LED 3.
Light is received every 4, 35, and the received light signal is transmitted to the analog board 50 for A / D conversion. The analog board 50 performs A / D conversion, and then inputs the data to the CPU board 53 via the I / O board 52. The CPU board 53 calculates the light transmittance or the absorbance from the transmitted light or the reflected light of the sample leaf 43, and the value is stored in the RAM 61. The measured nitrogen content of the leaf can be calculated from the absorbance stored in the RAM 61 and the relational expression for calculating the nitrogen content stored in the ROM 33 in advance. The input unit 55 includes a power switch 55a for turning on the power of the measuring device 30, a measurement switch 55b for enabling transmitted light measurement, a calibration curve (formula) stored in the ROM 60, and absorbance or transmitted light data stored in the RAM 61. A readout switch 55c having a switching function of reading out a calculation result, a sample number, and the like is provided.
【0052】以下に第1の作物情報と第2の作物情報に
より圃場作物の栄養診断を行う場合の第1の実施例につ
いて説明する。カメラ2によって、基準板3の反射光
と、自然光に晒される圃場1から稲の成育によって増減
する作物情報である、例えば窒素含有率に関連した波長
の反射光量とを測定する。図2乃至図4で示したように
データ処理装置20においては、カメラ2で測定した受
光範囲内の葉の反射光量と、ROM28に記憶した受光
範囲内の反射率を求める数式とによって反射率を演算
し、求めた反射率とROM28に記憶してある第1の作
物関係式とによって、第1の作物情報であるカメラ2の
受光範囲内の窒素含有率を得てRAM29に記憶する。Hereinafter, a first embodiment in which a nutrition diagnosis of a field crop is performed based on the first crop information and the second crop information will be described. The camera 2 measures the reflected light from the reference plate 3 and the amount of reflected light of a wavelength related to, for example, the nitrogen content, which is crop information that increases or decreases as the rice grows from the field 1 exposed to natural light. As shown in FIGS. 2 to 4, in the data processing device 20, the reflectance is calculated by the reflected light amount of the leaves within the light receiving range measured by the camera 2 and the formula for calculating the reflectance within the light receiving range stored in the ROM 28. Based on the calculated and calculated reflectance and the first crop relational expression stored in the ROM 28, the nitrogen content in the light receiving range of the camera 2 as the first crop information is obtained and stored in the RAM 29.
【0053】次に、カメラ2の受光範囲内で成育する稲
の葉の窒素含有率を測定し補正する場合について説明す
る。装置30で測定した稲の葉の窒素含有率(第2の作
物情報)は、直接稲の葉から得た測定値であり、測定方
位、植栽密度などの影響は受けていない。従って本発明
では第1の作物情報と第2の作物情報との差違を演算す
る。例えば先の測定で第1の作物情報が4.0%、装置
30の測定で第2の作物情報が3.0%であったとする
と、装置30の値を第2の作物情報としてRAM61に
記憶する。測定装置30の接続ポート56からデータ処
理装置20のI/Fボードを介して測定装置30で求め
た第2の作物情報をデータ処理装置20に送出してRA
M29に記憶する。装置20ではRAM29の第1の作
物情報と第2の作物情報の差違、−1%に基づいて第1
の作物情報に−1%を加えて3.0%と補正する。Next, the case where the nitrogen content of the rice leaves growing within the light receiving range of the camera 2 is measured and corrected will be described. The nitrogen content (second crop information) of the rice leaves measured by the device 30 is a measurement value obtained directly from the leaves of the rice, and is not affected by the measurement orientation, the planting density, and the like. Therefore, in the present invention, the difference between the first crop information and the second crop information is calculated. For example, if the first crop information is 4.0% in the previous measurement and the second crop information is 3.0% in the measurement of the device 30, the value of the device 30 is stored in the RAM 61 as the second crop information. I do. The second crop information obtained by the measuring device 30 is transmitted from the connection port 56 of the measuring device 30 via the I / F board of the data processing device 20 to the data processing device 20 and RA is output.
Store it in M29. The device 20 determines the first crop information based on the difference between the first crop information and the second crop information in the RAM 29, -1%.
-1% is added to the crop information of the above, and corrected to 3.0%.
【0054】つまり、この差違をあらためて補正値とし
てRAM29に記憶しておいて、他の受光範囲の作物葉
の反射光をカメラ2で測定し装置20で演算した値は、
すべて先の差違−1%を加えて補正する。これによっ
て、測定方位、栽植密度の影響を受けない測定がカメラ
2と装置20によって実現可能となる。しかも、RAM
29に補正値を記憶した後においては、少なくとも同じ
圃場における装置30による多くの測定は不要となり、
カメラ2による1度の測定で、これまでにない精度で測
定ができる。なお、測定装置30による窒素含有率の測
定は、圃場1内の作物葉すべてに対して行うことはな
く、圃場1内の代表作物葉の窒素含有率を測定すればよ
い。In other words, this difference is stored again in the RAM 29 as a correction value, and the reflected light of the crop leaves in other light receiving ranges is measured by the camera 2 and the value calculated by the device 20 is as follows:
All are corrected by adding the difference -1%. Thereby, the measurement which is not affected by the measurement direction and the planting density can be realized by the camera 2 and the device 20. And RAM
After storing the correction value in 29, at least many measurements by the device 30 in the same field become unnecessary,
With one measurement by the camera 2, measurement can be performed with unprecedented accuracy. Note that the measurement of the nitrogen content by the measuring device 30 does not need to be performed for all the crop leaves in the field 1, but may be performed by measuring the nitrogen content of the representative crop leaves in the field 1.
【0055】次に栄養診断の第2の実施例について説明
する。カメラ2によって、基準板3の反射光と、自然光
に晒される圃場1から稲の成育によって増減する作物情
報である、例えば窒素含有率に関連した波長の反射光量
とを測定する。図2乃至図4で示したようにデータ処理
装置20において、カメラ2で測定したNO〜NO
の区画に分割した反射光量と、ROM28に記憶した区
画ごとの反射率を求める数式とによって反射率を演算
し、求めた反射率とROM28に記憶してある第1の作
物関係式とによって、第1の作物情報である区画ごとの
窒素含有率を得てRAM29に記憶する。Next, a second embodiment of the nutrition diagnosis will be described. The camera 2 measures the reflected light from the reference plate 3 and the amount of reflected light of a wavelength related to, for example, the nitrogen content, which is crop information that increases or decreases as the rice grows from the field 1 exposed to natural light. As shown in FIGS. 2 to 4, NO to NO measured by the camera 2 in the data processing device 20.
The reflectance is calculated by the reflected light amount divided into the sections and the formula for calculating the reflectance for each section stored in the ROM 28, and the calculated reflectance and the first crop relational expression stored in the ROM 28 are used to calculate the reflectance. The nitrogen content for each section, which is one crop information, is obtained and stored in the RAM 29.
【0056】次に測定者によってあるいは装置20によ
って、ここで得られた区画ごとの値の中から任意の2区
画の窒素含有量を選択し、好ましくは窒素含有率が最大
値と最小値となった区画を選択する。図7または図8で
選択した区画、例えば最大値であるNOの4.2%の
区画と、最小値であるNOの3.6%の区画に該当す
る圃場の区画で成育する稲の葉の窒素含有率を測定装置
30で測定する。ここで測定する窒素含有率は測定方
位、植栽密度などの影響は受けていない。Next, the nitrogen content of any two sections is selected from the values for each section obtained here by the operator or by the apparatus 20, and preferably, the nitrogen content becomes the maximum value and the minimum value. Select the parcel that has been set. 7 or 8, for example, a plot of rice leaves growing in a field plot corresponding to a plot of 4.2% of the maximum value of NO and a plot of 3.6 % of the minimum value of NO. The nitrogen content is measured by the measuring device 30. The nitrogen content measured here is not affected by the measurement orientation, planting density, and the like.
【0057】測定装置30では、前述したように圃場の
前記選択した2区画に該当する稲の葉身から直接、作物
の成育によって増減する作物情報である葉身窒素率に関
連した波長の光を照射して得られる受光量から、この例
では受光量を吸光度に換算して、該吸光度と、吸光度か
ら葉身窒素率を求めるために予め定めた第2の作物関係
式と、から前記2区画の窒素含有率が演算される。そし
て、NO区画が3.0%とNO7区画が2.4%と求
められ、この値を第2の作物情報としてRAM61に記
憶する。測定装置30の接続ポート56からデータ処理
装置20のI/Fボードを介して測定装置30で求めた
2区画の窒素含有率をデータ処理装置20に送出してR
AM29に記憶する。As described above, the measuring device 30 directly emits light having a wavelength related to the leaf nitrogen rate, which is crop information that increases or decreases as the crop grows, from the leaf blade of the rice corresponding to the two selected sections of the field. In this example, the amount of light received is converted into the absorbance from the amount of light obtained by irradiation, and the two divisions are calculated from the absorbance and a second crop-related equation predetermined to determine the leaf nitrogen rate from the absorbance. Is calculated. Then, the NO section is determined to be 3.0% and the NO7 section is determined to be 2.4%, and this value is stored in the RAM 61 as second crop information. The nitrogen content of the two compartments determined by the measuring device 30 is sent out to the data processing device 20 from the connection port 56 of the measuring device 30 via the I / F board of the data processing device 20 and R
Store it in AM29.
【0058】RAM29に記憶した第2の作物情報であ
る2区画の窒素含有率に基づいて、同じくRAM29に
記憶した第1の作物情報(NO〜NOの窒素含有
率)を区画ごとに補正して第3の作物情報とすることに
ついて図12により説明する。図12に示すものは、横
軸を測定装置30で測定した窒素含有率(第2の作物情
報)とし、縦軸をデータ処理装置20で演算された窒素
含有率(第1の作物情報)とした図である。つまり測定
装置30による2区画の窒素含有率3.0%と2.4%
と、デ−タ処理装置20による2区画のNO4.2%
とNO3.6%の窒素含有率とによって作成した図で
ある。このようにして、実際に直接、測定装置30によ
って稲の葉身から測定した2区画の窒素含有率と、カメ
ラ2で測定した窒素含有率との関係からなる単関数で表
される直線によって相互関係を明らかにして、この単関
数によってカメラ2で測定した窒素含有率を補正するも
のである。ここではこの関数で表される直線によって補
正が行われ、この関数を補正換算式としてRAM29に
記憶する。図13では具体的に、NOは4.2から
3.0に補正され、NOは3.6から2.4に補正さ
れる。同じように2区画の相関によって決定される補正
換算式に基づいて他の区画の値も図9のように補正され
る。これによって第3の作物情報が得られる。得られた
第3の作物情報は、9区画の作物情報であるが、これか
ら更に平均値を求めて、カメラで撮影した範囲の1つの
作物情報として取り扱うこともできる。なお、補正係数
として、2区画の代表値を使った単関数で表されるもの
を示したが、この補正係数は、カメラで撮影した全区画
の作物情報を説明変数として、測定装置30で得られた
全区画の作物情報を目的変数として得られる相関係数で
もよく、線形、非線形に関係なく利用できる。The first crop information (NO to NO nitrogen content) also stored in the RAM 29 is corrected for each section based on the nitrogen content of the two sections as the second crop information stored in the RAM 29. Using the third crop information will be described with reference to FIG. In FIG. 12, the horizontal axis represents the nitrogen content (second crop information) measured by the measurement device 30, and the vertical axis represents the nitrogen content (first crop information) calculated by the data processing device 20. FIG. That is, the nitrogen content of the two sections by the measuring device 30 is 3.0% and 2.4%.
And 4.2% of NO in two sections by the data processing device 20
FIG. 4 is a diagram created by using the NO and the nitrogen content of 3.6%. In this way, the straight line represented by a simple function consisting of the relationship between the nitrogen content of the two sections measured from the leaf blade of the rice by the measuring device 30 and the nitrogen content measured by the camera 2 is actually used. The relationship is clarified, and the nitrogen content measured by the camera 2 is corrected by the simple function. Here, correction is performed by a straight line represented by this function, and this function is stored in the RAM 29 as a correction conversion formula. In FIG. 13, specifically, NO is corrected from 4.2 to 3.0, and NO is corrected from 3.6 to 2.4. Similarly, the values of the other sections are corrected as shown in FIG. 9 based on the correction conversion formula determined by the correlation between the two sections. Thus, third crop information is obtained. Although the obtained third crop information is crop information of nine sections, an average value can be further obtained from the crop information and handled as one crop information in a range photographed by a camera. Although the correction coefficient is represented by a simple function using the representative values of the two sections, the correction coefficient is obtained by the measuring device 30 using the crop information of all the sections photographed by the camera as an explanatory variable. Correlation coefficients obtained from the obtained crop information of all plots as objective variables may be used regardless of whether they are linear or non-linear.
【0059】この後にカメラ2で測定された窒素含有率
は、データ処理装置20によってこの図12の補正換算
式に基づいてすべて補正することで、より測定精度の向
上した値として使用することができる。このことは、従
来測定装置30だけによって圃場の複数箇所の葉身窒素
含有率を求めていた方法と比較して、撮影という簡便な
方法によってより手早く回答を得ることができる。更に
基準板と圃場を撮影することによって作物の窒素含有率
を求めることが、今だ研究途中であることを考慮にいれ
ると、測定精度の向上に大いに貢献できるものである。
なお、測定装置30による窒素含有率の測定は、圃場1
内の作物葉すべてに対して行うことはなく、圃場1内の
代表作物葉の窒素含有率を測定すればよい。After that, the nitrogen content measured by the camera 2 is corrected by the data processing device 20 based on the correction conversion formula shown in FIG. 12, so that it can be used as a value with further improved measurement accuracy. . This makes it possible to obtain a quicker answer by a simple method of photographing, as compared with a method in which the leaf nitrogen content at a plurality of locations in a field is conventionally obtained only by the measuring device 30. Furthermore, taking into account the fact that researching the nitrogen content of crops by photographing the reference plate and the field is still in the midst of research can greatly contribute to the improvement of measurement accuracy.
The measurement of the nitrogen content by the measuring device 30 is performed in the field 1
It is not necessary to measure the nitrogen content of all the representative crop leaves in the field 1, instead of performing the measurement on all the crop leaves in the field.
【0060】前記栄養診断を行う第1と第2の実施例に
おける圃場1から得られる作物情報は、対象物に対する
カメラ2の位置によって異なることは明らかである。即
ちここでの圃場1とは、通称「畦」で区切られた一面の
圃場であってもよいし、その一面の圃場よりも小さい面
積であってもい。補正値あるいは補正係数を定めるにあ
たってカメラによって得られた作物情報の情報源と測定
装置30によって得られた作物情報の情報源が同じ圃場
であることが重要である。加えて栄養診断の第2の実施
例における区画は、1度の撮影によって得られる上記一
面の圃場の作物情報を複数区画に分割して行うこと、1
度の撮影によって得られ上記一面の圃場よりも小さい面
積の作物情報を複数に分割して行うこと、などはどちら
でも自由であり、補正値あるいは補正係数を定めるにあ
たって収集する作物情報の情報源の同一性が重要であ
る。It is clear that the crop information obtained from the field 1 in the first and second embodiments for performing the nutrition diagnosis differs depending on the position of the camera 2 with respect to the object. That is, the field 1 here may be a whole field divided by a so-called “ridge”, or may have an area smaller than that of the whole field. When determining the correction value or the correction coefficient, it is important that the information source of the crop information obtained by the camera and the information source of the crop information obtained by the measuring device 30 are in the same field. In addition, the sections in the second embodiment of the nutrition diagnosis are performed by dividing the crop information of the one-side field obtained by one photographing into a plurality of sections.
It is possible to divide the crop information of a smaller area than the one-side field obtained by the above-mentioned photography into a plurality of pieces, and so on. Identity is important.
【0061】次に作物の栄養診断の第3の実施例につい
て説明する。ここでは圃場1から複数区分に分割した情
報を得る方法として、複数の区分と同じ数の反射光量を
カメラ2によって得ることである。つまり栄養診断の第
2の実施例と異なることは、複数の区分それぞれから個
別にカメラ2によって作物情報を得ることである。この
ようにすると、第2の実施例の1度の撮影によって得ら
れた一面の圃場の作物情報を複数に分割したものより
も、区画ごとの作物情報の量が増加するので、測定装置
30による作物情報との相関で決定される補正係数の精
度が向上するものである。このようにして得られた複数
区分の作物情報を利用した補正係数の決定を、複数区画
から2区画の作物情報、好ましくは最大値と最小値を示
した区画の作物情報を選択して補正係数を決定しROM
28に記憶すること等は前記した第2の実施例と説明が
重複するので省略する。ここでの補正係数は、カメラで
撮影した全区画の作物情報を説明変数として、測定装置
30で得られた全区画の作物情報を目的変数として得ら
れる相関係数でもよく、線形、非線形に関係なく利用で
きることは第2の実施例と同様である。Next, a third embodiment of the nutritional diagnosis of crops will be described. Here, as a method of obtaining information divided into a plurality of sections from the field 1, the camera 2 obtains the same number of reflected light amounts as the plurality of sections. That is, the difference from the second embodiment of the nutrition diagnosis is that the crop information is individually obtained by the camera 2 from each of the plurality of sections. In this case, the amount of crop information for each section is increased as compared with a case where the crop information of the entire field obtained by one photographing of the second embodiment is divided into a plurality of pieces. The accuracy of the correction coefficient determined by the correlation with the crop information is improved. The determination of the correction coefficient using the crop information of the plurality of sections obtained in this manner is performed by selecting the crop information of two sections from the plurality of sections, preferably the crop information of the section showing the maximum value and the minimum value. Determine the ROM
The storage in the memory 28 and the like are the same as those in the above-described second embodiment, and will not be described. The correction coefficient here may be a correlation coefficient obtained by using the crop information of all the sections taken by the camera as an explanatory variable and the crop information of all the sections obtained by the measuring device 30 as an objective variable, and may be a linear or non-linear correlation. It is the same as in the second embodiment that it can be used without any change.
【0062】この後にカメラ2で測定された窒素含有率
は、データ処理装置20によってこの図12の補正換算
式に基づいてすべて補正することで、より測定精度の向
上した値として使用することができる。このことは、従
来測定装置30だけによって圃場の複数箇所の葉身窒素
含有率を求めていた方法と比較して、撮影という簡便な
方法によってより手早く回答を得ることができる。更に
基準板と圃場を撮影することによって作物の窒素含有率
を求めることが、今だ研究途中であることを考慮にいれ
ると、測定精度の向上に大いに貢献できるものである。
なお、測定装置30による窒素含有率の測定は、圃場1
内の作物葉すべてに対して行うことはなく、圃場1内の
代表作物葉の窒素含有率を測定すればよい。After that, the nitrogen content measured by the camera 2 is corrected by the data processing device 20 based on the correction conversion formula shown in FIG. . This makes it possible to obtain a quicker answer by a simple method of photographing, as compared with a method in which the leaf nitrogen content at a plurality of locations in a field is conventionally obtained only by the measuring device 30. Furthermore, taking into account the fact that researching the nitrogen content of crops by photographing the reference plate and the field is still in the midst of research can greatly contribute to the improvement of measurement accuracy.
The measurement of the nitrogen content by the measuring device 30 is performed in the field 1
It is not necessary to measure the nitrogen content of all the representative crop leaves in the field 1, instead of performing the measurement on all the crop leaves in the field.
【0063】この栄養診断の第3の実施例における圃場
1から得られる作物情報は、対象物に対するカメラ2の
位置によって異なることは明らかである。即ちここでの
圃場1とは、通称「畦」で区切られた一面の圃場であっ
てもよいし、その一面の圃場よりも小さい面積であって
もい。補正係数を定めるにあたってカメラによって得ら
れた作物情報の情報源と測定装置30によって得られた
作物情報の情報源が同じ圃場の同じ区画であることが重
要である。加えてこの実施例における区画は、1度の撮
影によって上記一面の圃場の作物情報を1区画として捉
えること、1度の撮影によって得られ上記一面の圃場よ
りも小さい面積の作物情報を1区画として捉えること、
などはどちらでも自由であり、補正値あるいは補正係数
を定めるにあたって収集する作物情報の情報源の同一性
が重要である。It is clear that the crop information obtained from the field 1 in the third embodiment of the nutrition diagnosis differs depending on the position of the camera 2 with respect to the object. That is, the field 1 here may be a whole field divided by a so-called “ridge”, or may have an area smaller than that of the whole field. In determining the correction coefficient, it is important that the information source of the crop information obtained by the camera and the information source of the crop information obtained by the measuring device 30 are the same section in the same field. In addition, the section in this embodiment captures the crop information of the above-mentioned field as one section by one photographing, and the crop information obtained by one photograph and having an area smaller than that of the above-mentioned field is one section. Catching,
In any case, the identity of the information sources of the crop information to be collected is important in determining the correction value or the correction coefficient.
【0064】以上のことから面積補正、俯角補正、視野
距離補正によってカメラ2による撮影に対する補正が行
える。また基準板3を用いることで天候などの気象によ
る誤差を補正し、装置30の値を利用することで、測定
方位、栽植密度による誤差を補正することができる。つ
まり、地上からカメラを傾斜させて斜めに圃場を撮影し
ても本発明では補正が可能である。また装置30による
補正を行うと、カメラ2の測定で基準板による気象の誤
差を補正した値を、同じカメラ2で測定した作物葉から
直接測定して得られた値で補正するので、装置30の値
で作物葉を直接測定した値は測定方位や栽植密度に関係
なく得られた値であることから、補正して最終的に得ら
れる値は、従来のカメラ2とデータ処理だけによる、い
わゆるリモートセンシングに比べ多くの外的要因に左右
されない値となる。As described above, the correction for the photographing by the camera 2 can be performed by the area correction, the depression angle correction, and the viewing distance correction. In addition, by using the reference plate 3, an error due to weather such as weather can be corrected, and by using a value of the device 30, an error due to the measurement orientation and the planting density can be corrected. That is, even if the camera is tilted from the ground and the field is photographed diagonally, the correction can be performed in the present invention. When the correction by the device 30 is performed, the value obtained by correcting the weather error due to the reference plate in the measurement by the camera 2 is corrected by the value obtained by directly measuring the crop leaves measured by the same camera 2. Is a value obtained irrespective of the measurement direction and planting density, the value obtained by directly measuring the crop leaves at the value of This value is not affected by many external factors compared to remote sensing.
【0065】上記実施例のカメラ2による作物情報の収
集において、カメラ2によって得られた情報がすべて作
物情報とは限らない。つまりカメラ2の画素ごとにデー
タを検証すると、ほとんどが作物情報となるが、作物情
報を得るためには自然と見下ろす状態で作物情報を得る
ので、植裁密度によっては土壌を撮影している可能性も
ある。したがって本発明では、作物情報を受光した画素
と作物情報以外の情報を受光した画素とに分別して、作
物情報を受光した画素の受光データのみを作物情報とし
て取り入れることとした。In collecting crop information by the camera 2 of the above embodiment, not all information obtained by the camera 2 is crop information. In other words, if the data is verified for each pixel of the camera 2, most of the data will be crop information, but in order to obtain the crop information, the crop information will be obtained in a state of looking down naturally, so the soil may be photographed depending on the planting density. There is also. Therefore, in the present invention, pixels that receive crop information and pixels that receive information other than crop information are separated, and only the light reception data of the pixel that receives the crop information is taken in as crop information.
【0066】図14で示すものは、波長に対する土壌と
作物葉の反射率の変化を示した図である。波長750n
m〜1300nmにおいては、土壌の反射率に対して作
物葉の反射率が20%程度の差を生じることが判明して
いる。したがって、数式1と数式2によって得られる反
射率が、例えば40%を超える値を示したならば作物葉
の受光データとして扱い、この値を下回るものは作物葉
の受光データではないとしてキャンセルし、40%を超
えた受光データをそのまま利用し、あるいは区画ごとに
平均値を求めて利用し、カメラ2により得られた作物情
報として扱うようにした。例えば図15(a)のような複
数の画素に受光データが得られたとする。この場合、1
ピクセル単位で、斜め格子で表した部分を作物葉の反射
光で反射率40%以上、斜線で表した部分が作物葉以外
の土壌で反射率40%未満と演算されたとすれば、反射
率40%未満となる画素の受光データをキャンセルし
て、作物情報として有用なものは図15(b)の斜線部分
の画素から得られる受光データとなる。このように、本
発明では、カメラ2による作物情報と測定装置30によ
る作物情報とによる補正値あるいは補正係数の決定に、
カメラ2による受光データの選択を加えた。このように
すると、カメラ2で選択的に得られる情報は作物葉だけ
から得られる情報となり、測定装置30から得られる情
報は勿論、作物葉から直接測定したものであることから
して、カメラ2の作物情報と補正値あるいは補正係数に
よる作物の栄養診断を的確なものとすることができる。FIG. 14 is a diagram showing changes in the reflectance of soil and crop leaves with respect to wavelength. 750n wavelength
In the range of m to 1300 nm, it has been found that the reflectance of crop leaves causes a difference of about 20% with respect to the reflectance of soil. Therefore, if the reflectance obtained by Expressions 1 and 2 shows a value exceeding, for example, 40%, it is treated as light reception data of a crop leaf, and a value below this value is canceled as not being light reception data of the crop leaf, The received light data exceeding 40% is used as it is, or an average value is obtained for each section and used, and is treated as crop information obtained by the camera 2. For example, it is assumed that light reception data is obtained for a plurality of pixels as shown in FIG. In this case, 1
If it is calculated that the portion represented by the diagonal grid is calculated as a reflectance of 40% or more by the reflected light of the crop leaves and the portion represented by the diagonal lines is calculated as less than 40% in the soil other than the crop leaves, the reflectance is 40 pixels. The light reception data of the pixels which are less than% are canceled out, and those useful as crop information are the light reception data obtained from the shaded pixels in FIG. As described above, in the present invention, the determination of the correction value or the correction coefficient based on the crop information by the camera 2 and the crop information by the measurement device 30 includes:
The selection of light reception data by the camera 2 is added. In this manner, the information selectively obtained by the camera 2 is information obtained only from the crop leaves, and the information obtained from the measuring device 30 is, of course, directly measured from the crop leaves. Nutrition diagnosis of crops can be made accurately using the crop information and the correction value or the correction coefficient.
【0067】カメラ2による作物葉の反射光測定を、基
準板の反射光を測定することで得るとして説明してきた
が、入射光の測定を照度計の形式で行うことも可能であ
る。図16に簡略にした照度計93を示す。近赤外域か
ら可視光域の分光特性を有する光電変換部(シリコンセ
ンサー)94を備え、光電変換部94に入射する光を選
択する複数の狭帯域フィルタ96を、ステッピングモー
タ97によって回転するフィルタホイール95の円周部
に備えている。このフィルタホイール95を回転させて
複数のフィルタ96を切り換えるようにしてある。光電
変換部94の受光面側(図面上部)には遮蔽板の開口部
98を備えその上部に拡散反射板で形成された拡散ドー
ム99が光電変換部94を中心として配置してある。光
電変換部94とステッピングモータ97は制御部100
に連絡してあり、制御部100は、ステッピングモータ
97を回転させてフィルタ96を切り換え、光電変換部
94の信号を出力する。フィルタ96の種類は、カメラ
2のフィルタ5と同種類のものを備えている。制御部1
00はデータ処理装置20(図3)のI/Oポート25
に接続して制御される。フィルタ96には光を遮蔽する
フィルタを備えておくことで、零点補正をフィルタ96
の切り換えで可能となる。Although the measurement of the reflected light of the crop leaves by the camera 2 has been described as being obtained by measuring the reflected light of the reference plate, the measurement of the incident light can also be performed in the form of an illuminometer. FIG. 16 shows a simplified illuminometer 93. A filter wheel including a photoelectric conversion unit (silicon sensor) 94 having a spectral characteristic in the near infrared region to the visible light region, and a plurality of narrow band filters 96 for selecting light incident on the photoelectric conversion unit 94 by a stepping motor 97. 95 peripheral parts. The plurality of filters 96 are switched by rotating the filter wheel 95. An opening 98 of a shielding plate is provided on the light receiving surface side (upper part of the drawing) of the photoelectric conversion unit 94, and a diffusion dome 99 formed of a diffusion reflection plate is arranged above the opening 98 with the photoelectric conversion unit 94 as a center. The photoelectric conversion unit 94 and the stepping motor 97 are connected to the control unit 100
The control unit 100 switches the filter 96 by rotating the stepping motor 97, and outputs a signal of the photoelectric conversion unit 94. The type of the filter 96 is the same as the type of the filter 5 of the camera 2. Control unit 1
00 is an I / O port 25 of the data processing device 20 (FIG. 3).
Connected to and controlled. By providing the filter 96 with a filter for shielding light, the zero point correction can be performed by the filter 96.
It becomes possible by switching.
【0068】データ処理装置20からの信号で、照度計
93の制御部100はフィルタ96を目的のフィルタ9
6に切り換えて、このとき拡散ドーム99から拡散反射
して入射する自然光の光量をフィルタ96を介して検出
し、この光電変換部94で検出した信号をデータ処理装
置20へ送信する。データ処理装置20は、照度計93
で得られた光量を基準板反射光量P0に代えて入射光量
Yとして数式5に代入することで、Rij=P”ij/
Yとなり、作物葉から得られた反射光量を反射率に演算
することができる。こ照度計93を使用する場合には、
第1の作物関係式は照度計93を入射光量としたときの
反射率に基づいて求めることになる。The control unit 100 of the illuminometer 93 uses the signal from the data processing device 20 to switch the filter 96 to the target filter 9.
6, the amount of natural light diffused and reflected from the diffusion dome 99 at this time is detected via the filter 96, and the signal detected by the photoelectric conversion unit 94 is transmitted to the data processing device 20. The data processing device 20 includes an illuminometer 93
By substituting the quantity of light obtained in Equation (5) as the incident light quantity Y instead of the reference plate reflected light quantity P0 into Equation 5, Rij = P ″ ij /
It becomes Y, and the amount of reflected light obtained from the crop leaves can be calculated as the reflectance. When using this illuminometer 93,
The first crop relational expression is obtained based on the reflectance when the illuminometer 93 is the incident light amount.
【0069】1つの圃場全体を撮影して同様に補正し
て、稲の成育時期である幼穂形成期といった特定時期ご
とに測定することも可能であるし、圃場の一部を測定す
る方法で補正するようにして、圃場全体の窒素含有量を
推定することも可能である。この方法は、品種別、地域
別(圃場別)の補正が行えるようにするとより効果的で
ある。つまり品種別、地域別といった複数の補正の検量
線をROM28に記憶しておくことにより、都度読み出
して使用できる。実施例でのカメラ2が24万画素程度
の解像度であり、これで圃場10アールから一度の撮影で
作物情報を得るとすれば、1平方メートル当たり250
画素である。The whole field can be photographed and corrected in the same manner, and the measurement can be performed at each specific time such as the sprouting stage, which is the time of growing rice, or can be corrected by a method of measuring a part of the field. In this way, it is possible to estimate the nitrogen content of the entire field. This method is more effective if corrections can be made for each variety and each region (for each field). In other words, by storing a plurality of calibration curves for each type, for each region, in the ROM 28, they can be read and used each time. Assuming that the camera 2 in the embodiment has a resolution of about 240,000 pixels and obtains crop information in one shot from the field 10 are 250,
Pixel.
【0070】このようにして得られた圃場の窒素含有率
は、従来から稲においては、例えば幼穂形成期、減数分
裂期といった任意の成育時期における最適な窒素含有率
が、品種別や地域別に細かく研究され求められており、
本発明により求めた、補正した第1の作物情報や第3の
作物情報による窒素含有率と、従来研究で決定されてい
る作物の成育に伴い基準となる窒素含有率とを比較する
ことができ、基準と比較してその多少が明確になり、こ
の窒素含有量の多少に応じて今後の施肥量を決定するこ
とができる。なお、このことは葉色値においても同様の
ことが可能で、葉色値と葉身窒素含有率とは高い相関関
係にあり、両者は互いに似通った変化を示すことから、
以上説明した方法を葉色値に適用しても、本発明は実現
可能である。なお、図1から図3により説明した方法
は、窒素含有率、葉色値以外にも、作物の草丈、乾物
量、窒素吸収量にも適用可能であるし、稲以外の作物に
適用できる。The nitrogen content of the field obtained in this manner is known from the past. For rice, the optimum nitrogen content at any growth stage such as the panicle formation stage and the meiosis stage can be finely classified by cultivar or region. Researched and sought after,
It is possible to compare the nitrogen content based on the corrected first crop information and the third crop information obtained according to the present invention with the reference nitrogen content determined with the growth of the crop determined in the conventional research. The amount of fertilization becomes clearer than the standard, and the amount of fertilization to be applied in the future can be determined according to the amount of nitrogen. The same can be said for the leaf color value, and there is a high correlation between the leaf color value and the leaf nitrogen content, and both show similar changes.
The present invention can be realized even if the method described above is applied to leaf color values. The method described with reference to FIGS. 1 to 3 can be applied not only to the nitrogen content and the leaf color value, but also to the plant height, dry matter, and nitrogen absorption of the crop, and can be applied to crops other than rice.
【0071】[0071]
【発明の効果】圃場の側、つまり地上から圃場を撮影し
て栄養診断を行う場合であっても、カメラを圃場へ向け
たときに生じる俯角、画角に伴う単位画素ごとの撮影面
積の違いが補正できて、更に一定面積あるいは所定面積
に揃えた反射光量とするので、地上における撮影であっ
ても十分信頼性の高い栄養診断を行うことができるよう
になった。As described above, even in the case of performing nutrition diagnosis by photographing a field from the side of the field, that is, from the ground, a difference in photographing area per unit pixel due to a depression angle and an angle of view generated when the camera is pointed at the field. Can be corrected and the reflected light amount can be further adjusted to a constant area or a predetermined area, so that a nutrition diagnosis with sufficiently high reliability can be performed even when photographing on the ground.
【0072】また、画素数の少ないカメラを使用して、
1画素あたり撮影面積の大きさに差が生じても、面積が
一定となるように画素を区分する、あるいは所定面積と
なるように画素を区分することによって、分割した面積
を一定にするとともに、各画素のデータを有効に活用す
ることができる。Also, using a camera with a small number of pixels,
Even if there is a difference in the size of the imaging area per pixel, the pixels are divided so that the area is constant, or the pixels are divided so as to have a predetermined area so that the divided area is constant and The data of each pixel can be effectively used.
【0073】作物葉の反射光を測定し作物の窒素量を演
算して作物の栄養診断を行う簡便さと、作物葉に直接光
を照射して反射光あるいは透過光を測定して作物の窒素
量を演算して作物の栄養診断を行う精度の良さを兼ね備
えた作物の栄養診断を行うことができる。The nutritional diagnosis of a crop can be easily performed by measuring the reflected light from the leaves of the crop and calculating the nitrogen content of the crop. Is calculated, the nutritional diagnosis of the crop having the high accuracy of performing the nutritional diagnosis of the crop can be performed.
【0074】また、簡便な、作物葉の反射光を測定し作
物の窒素量を演算して作物の栄養診断を行う方法におけ
る、測定方位、風による葉の揺らぎ、栽植密度の違い等
による測定誤差を、作物葉に直接光を照射して反射光あ
るいは透過光を測定して作物の窒素量を演算して作物の
栄養診断を行う精度の良さで補正することができるの
で、簡便な作物葉の反射光を測定して行う作物の栄養診
断の手法のままで、従来より信頼度の高い作物の栄養診
断が可能となった。Also, in a simple method of performing a nutritional diagnosis of a crop by measuring the reflected light of the crop leaves and calculating the nitrogen content of the crop, measurement errors due to differences in measurement orientation, leaf fluctuation due to wind, planting density, etc. Can be corrected by the accuracy of performing a nutritional diagnosis of the crop by directly irradiating the crop leaves with light and measuring the reflected or transmitted light to calculate the nitrogen content of the crop. With the method of nutrition diagnosis of crops performed by measuring reflected light, nutrition diagnosis of crops with higher reliability than before has become possible.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】作物葉の反射光を測定するために圃場に設置し
たカメラと基準板の配置図である。FIG. 1 is a layout diagram of a camera and a reference plate installed in a field for measuring reflected light of crop leaves.
【図2】作物葉の反射光を測定するカメラの概略ブロッ
ク図である。FIG. 2 is a schematic block diagram of a camera that measures reflected light from crop leaves.
【図3】データ処理装置の概略ブロック図である。FIG. 3 is a schematic block diagram of a data processing device.
【図4】圃場を撮影したときの俯角・画角等を示した図
であるFIG. 4 is a diagram showing a depression angle, an angle of view, and the like when photographing a field;
【図5】イメージセンサの画素座標と撮影面積の大きさ
を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the pixel coordinates of the image sensor and the size of the imaging area.
【図6】俯角補正の補正係数を定める撮影を示した図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing photographing for determining a correction coefficient for depression angle correction.
【図7】圃場から得られる反射光を一定面積で複数区画
に分割して示した窒素含有量である。FIG. 7 shows the nitrogen content of reflected light obtained from a field divided into a plurality of sections with a fixed area.
【図8】圃場から得られる反射光から所定面積以下を選
択して所定面積で複数区分に分割して示した窒素含有量
である。FIG. 8 shows the nitrogen content shown by selecting a predetermined area or less from reflected light obtained from a field and dividing the area into a plurality of sections with a predetermined area.
【図9】葉身窒素量測定装置の主要部の一部を破断した
側面図である。FIG. 9 is a side view in which a part of a main part of the blade nitrogen amount measuring device is broken.
【図10】葉身窒素量測定装置の概略制御ブロック図で
ある。FIG. 10 is a schematic control block diagram of a leaf blade nitrogen amount measuring device.
【図11】葉身窒素量測定装置の操作を示す図である。FIG. 11 is a view showing the operation of a leaf blade nitrogen amount measuring device.
【図12】葉身窒素量測定装置と撮影による窒素含有率
の関係図である。FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a blade nitrogen amount measuring apparatus and a nitrogen content rate by photographing.
【図13】栄養診断の補正による値を複数区画で示した
図である。FIG. 13 is a diagram showing values obtained by correcting nutrition diagnosis in a plurality of sections.
【図14】作物葉と土壌の波長に対する反射率曲線であ
る。FIG. 14 is a reflectance curve with respect to wavelengths of crop leaves and soil.
【図15】カメラにより得られた作物葉と土壌の受光デ
ータを表す図である。FIG. 15 is a diagram showing received light data of crop leaves and soil obtained by a camera.
【図16】入射光を測定する照度計を簡略に示した側断
面図である。FIG. 16 is a side sectional view schematically showing an illuminometer for measuring incident light.
【符号の説明】 1 圃場 2 カメラ 3 基準板 4 エリアセンサー 5 狭帯域フィルタ 6 フィルタホイール 7 集光レンズ7 8 制御回路 9 ステッピングモータ 10 操作スイッチ10 20 データ処理装置 21 A/D変換器 22 フレームメモリ 23 モニタ 24 画像処理ボード 25 I/Oポート 26 CPU 27 I/Fボード 28 ROM 29 RAM 30 葉身窒素量測定装置 31 本体 32 光源部 33 光量検出装置 34 LED 35 LED 36 狭帯域フィルター 37 狭帯域フィルター 38 拡散反射板 39 ブロック 40 反射光路 41 放射側 42 拡散透過板 43 測定葉 44 光量検出装置 45 腕 46 軸 47 コイルバネ 48 マイクロスイッチ 50 アナログボード 51 発光装置 52 I/Oボード 53 CPUボード 54 液晶表示器LCD 55 入力部 56 接続ポート 57 電源ボード 58 プリンタ 59 I/Fボード 60 ROM 61 RAM 93 照度計 94 光電変換部 95 フィルタホイール 96 狭帯域フィルタ 97 ステッピングモータ 98 開口部 99 拡散ドーム 100 制御部[Description of Signs] 1 Field 2 Camera 3 Reference plate 4 Area sensor 5 Narrow band filter 6 Filter wheel 7 Condensing lens 7 8 Control circuit 9 Stepping motor 10 Operation switch 10 20 Data processing device 21 A / D converter 22 Frame memory Reference Signs List 23 Monitor 24 Image processing board 25 I / O port 26 CPU 27 I / F board 28 ROM 29 RAM 30 Leaf nitrogen measuring device 31 Main body 32 Light source 33 Light intensity detecting device 34 LED 35 LED 36 Narrow band filter 37 Narrow band filter REFERENCE SIGNS LIST 38 diffuse reflection plate 39 block 40 reflection light path 41 emission side 42 diffusion transmission plate 43 measuring leaf 44 light quantity detection device 45 arm 46 axis 47 coil spring 48 micro switch 50 analog board 51 light emitting device 52 I / O board 53 CPU board 54 Liquid crystal display LCD 55 Input unit 56 Connection port 57 Power supply board 58 Printer 59 I / F board 60 ROM 61 RAM 93 Illuminance meter 94 Photoelectric conversion unit 95 Filter wheel 96 Narrow band filter 97 Stepping motor 98 Opening 99 Diffusion dome 100 Control unit
Claims (5)
所定の中心俯角で配置し、圃場を撮影して作物葉の反射
光量を単位画素ごとに得て、カメラの地上高、画素俯
角、画素数及び画角を含む換算変数からなる面積関数に
よって単位画素ごとの撮影面積を求め、単位画素ごとの
反射光量を撮影面積によって面積補正し、単位画素ごと
に得られた撮影面積のうち最大面積に対応した単位画素
の撮影面積に基づいて複数画素を区分し、区分ごとの反
射光量と基準反射光量とから反射率を求め、該反射率
と、反射率から作物情報を求めるために予め定めた第1
の作物関係式と、から一定面積の作物情報を求めて第1
の作物情報とし、該第1の作物情報から圃場作物の栄養
を診断することを特徴とする作物の診断方法。1. A camera having a plurality of pixels is arranged at a predetermined central depression angle with respect to a field, a field is photographed, and the amount of reflected light of a crop leaf is obtained for each unit pixel. The imaging area per unit pixel is obtained by an area function consisting of conversion variables including the number of pixels and the angle of view, the amount of reflected light per unit pixel is corrected for the area by the imaging area, and the largest area among the imaging areas obtained per unit pixel A plurality of pixels are divided based on the photographing area of the unit pixel corresponding to, the reflectance is obtained from the reflected light amount and the reference reflected light amount for each segment, and the reflectance is determined in advance to obtain crop information from the reflectance. First
Crop information of a certain area is obtained from
And diagnosing the nutrition of the field crop from the first crop information.
所定の中心俯角で配置し、圃場を撮影して作物葉の反射
光量を単位画素ごとに得て、カメラの地上高、画素俯
角、画素数及び画角を含む換算変数からなる面積関数に
よって単位画素ごとの撮影面積を求め、単位画素ごとの
反射光量を撮影面積によって面積補正し、単位画素ごと
に得られた撮影面積のうち、所定撮影面積以下となる単
位画素の反射光量と基準反射光量とから反射率を求め、
該反射率と、反射率から作物情報を求めるために予め定
めた第1の作物関係式と、から一定面積の作物情報を求
めて第1の作物情報とし、該第1の作物情報から圃場作
物の栄養を診断することを特徴とする作物の診断方法。2. A camera having a plurality of pixels is arranged at a predetermined central depression angle with respect to a field, a field is photographed, and the reflected light amount of a crop leaf is obtained for each unit pixel. The imaging area of each unit pixel is obtained by an area function including a conversion variable including the number of pixels and the angle of view, and the amount of reflected light per unit pixel is corrected for the area by the imaging area. The reflectance is obtained from the reflected light amount of the unit pixel that is equal to or smaller than the imaging area and the reference reflected light amount,
Crop information of a certain area is obtained from the reflectance and a first crop relation formula predetermined for obtaining the crop information from the reflectance, and is defined as first crop information. A method for diagnosing a crop, comprising diagnosing nutrition of the crop.
所定の中心俯角で配置し、圃場を撮影して作物葉の反射
光量を単位画素ごとに得て、カメラの視野距離、画素俯
角、画素数及び画角を含む換算変数からなる面積関数に
よって単位画素ごとの撮影面積を求め、単位画素ごとの
反射光量を撮影面積によって面積補正し、単位画素ごと
に得られた撮影面積のうち最大面積に対応した単位画素
の面積に基づいて複数画素を区分し、区分ごとの反射光
量と基準反射光量とから反射率を求め、 該反射率と、反射率から作物情報を求めるために予め定
めた第1の作物関係式と、から一定面積の作物情報を求
めて第1の作物情報とし、該第1の作物情報によって圃
場作物の栄養を診断することを特徴とする作物の診断方
法。3. A camera having a plurality of pixels is arranged at a predetermined central depression angle with respect to a field, an image of the field is obtained, and a reflected light amount of a crop leaf is obtained for each unit pixel. The imaging area per unit pixel is obtained by an area function consisting of conversion variables including the number of pixels and the angle of view, the amount of reflected light per unit pixel is corrected for the area by the imaging area, and the largest area among the imaging areas obtained per unit pixel A plurality of pixels are divided based on the area of the unit pixel corresponding to the above, a reflectance is obtained from the reflected light amount and the reference reflected light amount for each segment, and the reflectance is determined in advance to obtain crop information from the reflectance. A crop diagnosing method characterized in that crop information of a fixed area is obtained from the first crop relation formula and used as first crop information, and the nutrition of the field crop is diagnosed based on the first crop information.
所定の中心俯角で配置し、圃場を撮影して作物葉の反射
光量を単位画素ごとに得て、カメラの視野距離、画素俯
角、画素数及び画角を含む換算変数からなる面積関数に
よって単位画素ごとの撮影面積を求め、単位画素ごとの
反射光量を撮影面積によって面積補正し、単位画素ごと
に得られた撮影面積のうち、所定撮影面積以下となる単
位画素の反射光量と基準反射光量とから反射率を求め、
該反射率と、反射率から作物情報を求めるために予め定
めた第1の作物関係式と、から一定面積の作物情報を求
めて第1の作物情報とし、該第1の作物情報によって圃
場作物の栄養を診断することを特徴とする作物の診断方
法。4. A camera having a plurality of pixels is arranged at a predetermined central depression angle with respect to a field, and the field is photographed to obtain the amount of reflected light of crop leaves for each unit pixel. The imaging area of each unit pixel is obtained by an area function including a conversion variable including the number of pixels and the angle of view, and the amount of reflected light per unit pixel is corrected for the area by the imaging area. The reflectance is obtained from the reflected light amount of the unit pixel that is equal to or smaller than the imaging area and the reference reflected light amount,
Crop information of a certain area is obtained from the reflectance and a first crop relation formula determined in advance for obtaining crop information from the reflectance, and is used as first crop information. A method for diagnosing a crop, comprising diagnosing nutrition of the crop.
葉身に光を照射して、作物の成育によって増減する作物
情報に関連した波長の透過または反射の少なくとも一方
の光量を測定し、 該光量と、光量から作物情報を求めるために予め定めた
第2の作物関係式と、から作物情報を求めて第2の作物
情報として記憶し、 第1の作物情報と第2の作物情報とによって圃場作物の
栄養を診断することを特徴とする請求項1から4のいず
れかに記載の作物の診断方法。5. A method for storing first crop information, irradiating light to a leaf of a crop having the same area, and measuring light quantity of at least one of transmission and reflection of a wavelength related to the crop information which increases or decreases as the crop grows. Then, crop information is obtained from the light quantity and a second crop relation equation predetermined for obtaining crop information from the light quantity, and stored as second crop information, and the first crop information and the second crop information are obtained. The method for diagnosing a crop according to any one of claims 1 to 4, wherein the nutrition of the field crop is diagnosed based on the information.
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