植物栽培支持装置和植物栽培支持方法制造方法及图纸

公开了一种用于根据对植物的状态的评估支持植物的栽培的植物栽培支持装置(1)。所述植物栽培支持装置包括：评估单元(121)，配置为获得指示从预定位置到所述植物的至少一点的距离的距离数据，并基于所述距离数据推导植物的水分亏缺评估值，所述水分亏缺评估值指示所述植物中水分短缺的程度；以及控制单元(122)，配置为基于所述水分亏缺评估值，确定要施加到所述植物的控制，并生成要用于所述控制的控制信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种植物栽培支持装置和植物栽培支持方法。
技术介绍
存在一种称为说话式种植方法(SpeakingPlantApproach，SPA)，用于自动诊断植物并控制适合于植物生长的环境条件。此技术作为通过例如记录植物的生长状况以及远程病理诊断而便于减少用于栽培的劳力、或者基于对灌溉的控制而便于实现高产量且高质量的农产品的方法，已经在近年来引起关注。对灌溉的控制可能对水果和蔬菜有影响。例如，如果水果和蔬菜在结出果实之后无法获得充足水分，则果实的尺寸可能由于水分亏缺而减小，并且产量可能下降。然而，在中度水分亏缺下，所得到的果实将具有较高的糖含量。使用此技术的耕作方法通过对灌溉的控制生产具有高附加值的农产品。通过上述用于生产具有较高的糖含量的果实的耕作方法，由于提高农产品的附加值，可以预期每单位面积的收入增加。然而，存在如下问题。第一个问题是灌溉的时间和量依赖于工人的经验和直觉，从而需要反复试验以及技能以执行合适的控制。第二个问题是最佳的灌溉量和时间将根据天气以及农产品的生成程度而改变，从而如果在这些因素中存在错误，则农产品可能由于极度的水分亏缺而枯萎并死亡，或者可能由于没有水分亏缺而具有质量下降的果实。鉴于这些问题，存在一种用于使用图像输入设备获得植物叶子的投影面积、基于前一投影面积与当前投影面积的最大值的比较估计水分亏缺的状态、以及确定液体供应的时间的技术(例如，参见专利文献1)。此技术是无接触式的，因为对水分亏缺状态的估计是基于外观的。该技术具有如下优点：在引入和操作方面，比涉及对植物的破坏性测量和电极的附接的现有技术方法具有降低的难度。然而，在上述技术中，存在如下情况：无法通过投影面积恰当地估计叶子的萎蔫。其原因如下。第一个原因是投影面积的几何性质。换言之，如果叶子与图像平面之间形成的锐角θ为零(即，叶子变为与图像平面成水平)，则叶子的投影面积达到最大值A0，并且投影面积随着角θ变大而减小。如果假设叶子为平面并且到成像位置的距离充分大于叶子在垂直方向上的波动范围，则可以使用(θ)＝A0·cosθ来近似于投影面积A(θ)。换言之，投影面积的一阶求导是A(θ)/dθ＝-A0·sinθ。这意味着由于1度的角度改变导致的投影面积的波动量在接近零度的角θ与接近45度的角θ之间大大不同。换言之，如果基于投影面积的改变评估萎蔫，则或许不能恰当地确定在早期阶段的萎蔫。第二个原因是对水分亏缺的反应根据叶子的成熟度而改变。通常，幼嫩的叶子比成熟的叶子更有可能萎蔫，并且成熟的叶子比幼嫩的叶子具有更大面积。因此，随着植物生长，成熟的叶子在投影面积中的百分比增加，成熟的叶子相对地不太可能萎蔫。根据此，即使施加相同水平的水分亏缺，投影面积的改变的百分比也根据生长程度而不同。因此，成熟植物的水分亏缺可能被低估。第三个原因是由于茂密的叶子而导致投影面积的波动量下降。换言之，当由于叶子的摇摆不定导致在图像平面上的面积占比减小并且背景的百分比相对增大时，通常发生由于叶子的萎蔫导致投影面积的减小。然而，当植物生长并且叶子生长繁茂时，从成像位置观看到的叶子之间的重叠增加。因此，即使上部的叶子由于萎蔫而下垂，已经被隐藏的下部的叶子也被看到，从而叶子的萎蔫可能不导致投影面积的改变。本专利技术的至少一个实施例的目的是提供一种能够以高准确度评估植物的状态的植物栽培支持装置。相关技术文献[专利文献1]日本未审查专利申请公布No.2007-306846
技术实现思路
在实施例中，提供了一种根据对植物的状态的评估支持植物的栽培的植物栽培支持装置。该植物栽培支持装置包括：评估单元，配置为获得指示从预定位置到植物的至少一点的距离的距离数据，并基于距离数据推导植物的水分亏缺评估值，所述水分亏缺评估值指示所述植物中水分短缺的程度；以及控制单元，配置为基于水分亏缺评估值，确定要施加到植物的控制，并生成要用于该控制的控制信号。根据本专利技术的实施例，可以提供一种能够以高准确度评估植物的状态的植物栽培支持装置。附图说明当结合附图阅读下面的详细描述时，实施例的其它目的和进一步的特征将从下面的详细描述变得显而易见，其中：图1是描绘根据本专利技术的第一实施例的植物栽培支持装置的图；图2是描绘由根据本专利技术的第一实施例的植物栽培支持装置执行的处理的流程图；图3是描绘根据本专利技术的第一实施例的变型的植物栽培支持装置的图；图4是描绘根据本专利技术的第二实施例的植物栽培支持装置的图；图5是描绘由根据本专利技术的第二实施例的植物栽培支持装置执行的处理的流程图；以及图6是描绘由根据本专利技术的第三实施例的植物栽培支持装置执行的处理的流程图。具体实施方式下面，将参考附图详细描述本专利技术的实施例。在附图中，对相同的组成元件赋予相同的参考标号，并且可以省略冗余描述。在下面的描述中，水和肥料可以统称为“营养液”，并且用营养液喂养植物的动作可以称为“液体供应”。<第一实施例>图1是描绘根据本专利技术的第一实施例的植物栽培支持装置1的图。参考图1，植物栽培支持装置1是用于基于对植物的状态的评估支持植物的栽培的装置。植物栽培支持装置1包括计算机10和距离传感器20作为主要构成元件。虽然在图1中分开地图示计算机10和距离传感器20，可以将这些元件以集成方式部署在单个箱体(case)中。例如，距离传感器20可以包括内置计算机，并且距离传感器20中包括的内置计算机可以被配置为具有计算机10的功能。另外，植物的状态包括叶子的萎蔫、水分亏缺的程度、生长水平等。计算机10包括接口11、算术单元12以及存储单元13。接口11、算术单元12以及存储单元13经由总线14互连。计算机10例如可以是个人计算机(PC)。接口11具有与距离传感器20通信的功能。算术单元12例如是中央处理单元(CPU)，并且包括评估单元121和控制单元122。存储单元13包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。存储单元13可以包括非易失性存储器，诸如，硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)等。例如，当为CPU的算术单元12与RAM合作地执行存储在ROM中的程序时，实施评估单元121和控制单元122的功能。距离传感器20被配置为能够与计算机10的接口11通信。该通信可以是有线通信或无线通信。距离传感器20可以例如以预定时间间隔、或者响应于来自计算机10的指令，获得指示到作为拍摄对象的植物500的距离的距离数据。距离传感器20可以采用使用聚焦法、被动立体等的被动传感器(单目相机、立体相机等)。此外，距离传感器20可以采用使用飞行时间(TOF)、主动立体等的主动传感器(光学雷达、投影仪相机系统等)。此外，距离传感器20可以配置有多个相同类型的传感器、或多种类型的传感器。优选地采用单目相机或立体相机作为距离传感器20，因为与用于检测从主动距离传感器发出的光的反射的方法相比，日光(外部光)的影响减小。经由接口11将由距离传感器20获得距离数据发送至计算机10并存储在存储单元13中。由算术单元12从存储单元13读取所存储的距离数据。评估单元121获得距离数据，基于所获得距离数据估计植物500的水分亏缺状态，并推导水分亏缺评估值。水分亏缺评估值是指示植物中水分短缺程度的评估值。控制单元122基于由评估单元121推导的水分亏缺评估值，确定要施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于根据对植物的状态的评估支持植物的栽培的植物栽培支持装置，所述植物栽培支持装置包括：评估单元，配置为获得指示从预定位置到所述植物的至少一点的距离的距离数据，并基于所述距离数据推导所述植物的水分亏缺评估值，所述水分亏缺评估值指示所述植物中水分短缺的程度；以及控制单元，配置为基于所述水分亏缺评估值，确定要施加到所述植物的控制，并生成要用于所述控制的控制信号。

【技术特征摘要】
2015.08.28 JP 2015-1694111.一种用于根据对植物的状态的评估支持植物的栽培的植物栽培支持装置，所述植物栽培支持装置包括：评估单元，配置为获得指示从预定位置到所述植物的至少一点的距离的距离数据，并基于所述距离数据推导所述植物的水分亏缺评估值，所述水分亏缺评估值指示所述植物中水分短缺的程度；以及控制单元，配置为基于所述水分亏缺评估值，确定要施加到所述植物的控制，并生成要用于所述控制的控制信号。2.如权利要求1所述的植物栽培支持装置，其中，所述评估单元在所述距离数据之中仅使用对应于所述植物的相对高的部分的距离数据的一部分，推导所述水分亏缺评估值。3.如权利要求1或2所述的植物栽培支持装置，其中，除了推导所述水分亏缺评估值之外，所述评估单元还基于所述距离数据推导指示所述植物的生长状态的生长评估值，并且其中，所述控制单元基于所述水分亏缺评估值和所述生长评估值，确定要施加到所述植物的所述控制，并生成要用于所述控制的控制信号。4.如权利要求1至3中任一项所述的植物栽培支持装置，还包括：液体供应单元，配置为向所述植物供应液体，其中，所述控制单元基于所述水分亏缺评估值确定由所述液体供应单元供应到所述植物的所述液体的供应量，并生成包括所述供应量的所述控制信号，并且其中，所述液体供应单元基于所述控制信号，向所述植物供应所述液体。5.如权利要求3所述的植物栽培支持...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村聪史，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP