水分量观察装置、水分量观察方法以及栽培装置制造方法及图纸

对白色背景板安装真叶片和多个人造叶片。第一光源向白色背景板依次扫描地照射905nm的参照光。第二光源向白色背景板依次扫描地照射1550nm的测定光。阈值设定/水分指数探测处理部基于被真叶片和多个人造叶片分别反射的参照光、测定光的各反射光的光强度，来计算真叶片的相对含水率。控制部将测定期间中计算出的相对含水率的按时间序列的推移显示于监视器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水分量观察装置、水分量观察方法以及栽培装置
本专利技术涉及一种对植物中包含的水分量进行观察的水分量观察装置、水分量观察方法以及栽培装置。
技术介绍
已知在正常的植物中在细胞的内外存在电位差，产生电动势。例如能够基于高等植物的极性器官的电生理学的模型来说明产生这种电动势的机制。特别是，提出了各种利用根与土壤之间的电动势来非破坏性地调查植物的根的状态(例如水应力(stress))的方法。作为利用上述方法来测定植物中的水应力的现有技术，例如已知专利文献1。在专利文献1中，对植物连接第一非极化电极，对植物所生长的土壤连接第二非极化电极，在这两个非极化电极之间设置电压计，通过该电压计来测定两个非极化电极间的电动势，由此能够测定植物所承受的水应力。作为与这种视差校正有关的技术，已知如下技术：通过基于边缘、特征量的块匹配，获取两个照相机各自的摄像图像中出现的被摄体的像的位置关系，基于该信息来进行使图像变形的视差校正(参照专利文献1)。特别是，在该技术中，按每帧改变用于规定视差校正时的图像的变形程度的拼接点，来按每帧生成适当的合成图像。另外，作为用于有意地测定植物中包含的水分量的指标，期望的是，例如对观察者(例如农夫等用户)定量且视觉地呈现培育过程中的水应力的按时间序列的推移。在栽培植物(例如西红柿等蔬菜)的农户中，为了提高西红柿的价格(也就是说，单价)，例如可以考虑提高西红柿的糖度，但关于为了增加糖度而在怎样的定时进行何种程度的浇灌才好，依据农夫的过去的经验、直觉等人为的决定的情况多。寻求在掌握用于提高西红柿的糖度的浇灌定时的基础上，在某种程度上准确地预测向该西红柿施加多大的水应力。一般来说，提高西红柿等果实的糖度使得质量提高，单价也上升。但是，其反面，西红柿等果实的培育不容易，因此成品率下降而生产量减少这一侧面的影响大。也就是说，果实的高功能化与成品率呈折衷关系。今后，期待提高成品率且提高生产性。本公开的目的在于，使用具有与水同等的化学性质的外部标准样本，以高准确率估计植物中包含的水分量，对用户定量且视觉地呈现该水分量的按时间序列的推移，尽早地示教对植物进行浇灌的定时。专利文献1：日本专利公开2001-272373号公报
技术实现思路
本公开的水分量观察装置与背景物相向地配置，该背景物覆盖植物的观察部位以及具有与所述植物的观察部位中包含的水分同等的化学特性的至少一个外部试样的背面，所述水分量观察装置具备：第一光源，其向所述背景物依次扫描地照射具有难以被水分吸收的特性的参照光；第二光源，其向所述背景物依次扫描地照射具有易于被水分吸收的特性的测定光；水分量导出部，其基于在固定的测定期间在所述观察部位和所述外部试样处反射的所述参照光的各反射光以及在所述观察部位和所述外部试样处反射的所述测定光的各反射光，来导出所述观察部位中包含的水分量；以及控制部，其将由所述水分量导出部导出的所述测定期间中的所述观察部位中包含的水分量的按时间序列的推移显示于显示部。另外，本公开的水分量观察装置与覆盖植物的观察部位的背面的背景物相向地配置，具备：第一光源，其向所述背景物依次扫描地照射具有难以被水分吸收的特性的参照光；第二光源，其向所述背景物依次扫描地照射具有易于被水分吸收的特性的测定光；水分量导出部，其基于在固定的测定期间在所述观察部位处反射的所述参照光的反射光以及在所述观察部位处反射的所述测定光的反射光，来导出所述观察部位中包含的水分量；以及控制部，其将由所述水分量导出部导出的所述测定期间中的所述观察部位中包含的水分量的按时间序列的推移显示于显示部，其中，所述控制部以在所述参照光的照射周期与所述测定光的照射周期之间设置不照射期间的方式对所述参照光和所述测定光的照射定时进行控制，所述水分量导出部从在所述观察部位处反射的所述参照光的反射光减去在所述不照射期间接收的太阳光中的与所述参照光相同的波长成分，从在所述观察部位处反射的所述测定光的反射光减去在所述不照射期间接收的太阳光中的与所述测定光相同的波长成分，基于进行减法运算后的各反射光来导出所述观察部位中包含的水分量。另外，本公开的栽培装置具备水分量观察装置和栽培控制部，该栽培控制部基于在测定期间中的一部分的期间由所述水分量导出部计算出的所述水分量的按时间序列的推移，来将规定量的水分浇灌给所述植物。另外，本公开的水分量观察方法是具有第一光源和第二光源的水分量观察装置中的水分量观察方法，水分量观察装置与背景物相向地配置，该背景物覆盖植物的观察部位和具有与植物的观察部位中包含的水分同等的化学特性的至少一个外部试样的背面，第一光源向背景物依次扫描地照射具有难以被水分吸收的特性的参照光，第二光源向背景物依次扫描地照射具有易于被水分吸收的特性的测定光，基于在固定的测定期间中在观察部位和外部试样处反射的参照光的各反射光以及在观察部位和外部试样处反射的测定光的各反射光，来导出观察部位中包含的水分量，将测定期间中的观察部位中包含的水分量的按时间序列的推移显示于显示部。根据本公开，能够使用具有与水同等的化学性质的外部标准样本，以高准确率估计植物中包含的水分量，对用户定量且视觉地呈现该水分量的按时间序列的推移，尽早地示教对植物浇灌的定时。附图说明图1是表示第一实施方式中的植物探测照相机的使用状况的一例的概念说明图。图2是详细地表示植物探测照相机的内部结构的一例的框图。图3是详细地表示植物探测照相机的图像判定部的内部结构的一例的图。图4是说明植物探测照相机的控制部中的初始设定动作的一例的流程图。图5是非可见光传感器中对水分进行的探测的原理说明图。图6是表示近红外光的针对水(H2O)的光谱特性的一例的曲线图。图7是说明与非可见光传感器中对植物的叶片中包含的水分进行的探测有关的详细的动作过程的一例的流程图。图8是说明步骤S18-5中的水分指数的计算过程的一例的流程图。图9是说明比较例的测定方法的一例的图。图10A是表示在室外向叶片照射近红外光时、针对近红外光的波长的反射光的强度的一例的曲线图。图10B是表示在室内和室外向设置有白色背景板bd的叶片照射近红外光时、针对近红外光的波长的反射光的强度的一例的曲线图。图11是向白色背景板安装叶片的安装方式的一例的说明图。图12是表示第一次水势控制实验中的标准化像素平均水分指数的随时间变化的一例的曲线图。图13是表示第二次水势控制实验中的标准化像素平均水分指数的随时间变化的一例的曲线图。图14是说明浇灌量与浇灌定时的一例的曲线图。图15是说明第一实施方式中的最佳浇灌量探索过程的一例的流程图。图16是表示与水势控制有关的用户界面(UI)画面的一例的图。图17是表示弹出显示于UI画面的探索浇灌量输入画面的一例的图。图18是说明第一实施方式的水应力控制(栽培控制)过程的一例的流程图。图19A是示意性地表示水应力特征的一例的图。图19B是示意性地表示水应力特征的一例的图。图19C是示意性地表示水应力特征的一例的图。图19D是示意性地表示水应力特征的一例的图。图20是说明第一实施方式的变形例1中的最佳浇灌量探索过程的一例的流程图。图21A是表示由第二实施方式的植物探测照相机拍摄到的表示测定对象的叶片的含水率的图像的图，且是表示位置偏移前的叶片的图像的一例的图。图21B是表示由第二实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水分量观察装置，与背景物相向地配置，该背景物覆盖植物的观察部位以及具有与所述植物的观察部位中包含的水分同等的化学特性的至少一个外部试样的背面，所述水分量观察装置具备：第一光源，其向所述背景物依次扫描地照射具有难以被水分吸收的特性的参照光；第二光源，其向所述背景物依次扫描地照射具有易于被水分吸收的特性的测定光；水分量导出部，其基于在固定的测定期间在所述观察部位和所述外部试样处反射的所述参照光的各反射光以及在所述观察部位和所述外部试样处反射的所述测定光的各反射光，来导出所述观察部位中包含的水分量；以及控制部，其将由所述水分量导出部导出的所述测定期间中的所述观察部位中包含的水分量的按时间序列的推移显示于显示部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.31 JP 2016-1095621.一种水分量观察装置，与背景物相向地配置，该背景物覆盖植物的观察部位以及具有与所述植物的观察部位中包含的水分同等的化学特性的至少一个外部试样的背面，所述水分量观察装置具备：第一光源，其向所述背景物依次扫描地照射具有难以被水分吸收的特性的参照光；第二光源，其向所述背景物依次扫描地照射具有易于被水分吸收的特性的测定光；水分量导出部，其基于在固定的测定期间在所述观察部位和所述外部试样处反射的所述参照光的各反射光以及在所述观察部位和所述外部试样处反射的所述测定光的各反射光，来导出所述观察部位中包含的水分量；以及控制部，其将由所述水分量导出部导出的所述测定期间中的所述观察部位中包含的水分量的按时间序列的推移显示于显示部。2.根据权利要求1所述的水分量观察装置，其特征在于，所述外部试样是糖类与树脂混合而成的试样，所述糖类包括果糖、蔗糖、葡萄糖等，具有同水的针对所述参照光和所述测定光的各波长的吸收光谱同等的吸收光谱来作为所述化学特性。3.根据权利要求1所述的水分量观察装置，其特征在于，所述植物的观察部位和所述外部试样在所述背景物中接近地配置。4.根据权利要求1所述的水分量观察装置，其特征在于，所述显示部显示表示对所述植物的观察部位赋予了期望的水应力的状态的目标水分量范围，所述控制部根据所述观察部位中包含的水分量为所述目标水分量范围的下限附近的值，来指示所述显示部进行催促对所述植物的观察部位的浇灌的意思的显示。5.根据权利要求1所述的水分量观察装置，其特征在于，所述显示部显示表示对所述植物的观察部位赋予了期望的水应力的状态的目标水分量范围，所述控制部根据所述观察部位中包含的水分量为所述目标水分量范围的上限附近的值，来指示所述显示部进行催促对所述植物的观察部位的浇灌中止的意思的显示。6.根据权利要求1所述的水分量观察装置，其特征在于，所述控制部以在所述参照光的照射周期与所述测定光的照射周期之间设置不照射期间的方式对所述参照光和所述测定光的照射定时进行控制，所述水分量导出部从在所述观察部位和所述外部试样处反射的所述参照光的各反射光减去在所述不照射期间接收的太阳光中的与所述参照光相同的波长成分，所述水分量导出部从在所述观察部位和所述外部试样处反射的所述测定...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤山毅，寺岛祐二，田中久裕，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP