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J-GLOBAL ID：201802227872621202   整理番号：18A1892646

多視点アプローチによる単一カメラを用いた圃場における植物成長パラメータの3Dモニタリング

3D monitoring for plant growth parameters in field with a single camera by multi-view approach

著者 (6件)： Yu ZHANG (Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo) ,  Poching TENG (Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo) ,  AONO Mitsuko (National Institute for Environmental Studies) ,  SHIMIZU Yo (Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo) ,  HOSOI Fumiki (Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo) ,  OMASA Kenji (Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo)
資料名： 農業気象  (Journal of Agricultural Meteorology)
巻： 74  号： 4  ページ： 129-139(J-STAGE)  発行年： 2018年 
JST資料番号： X0731A  ISSN： 0021-8588  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 近年,植物の成長と構造パラメータの3Dモニタリングのためのいくつかの写真測量法が,自動化された特徴抽出とマッチングによって研究された。本研究では,異なる肥料条件におけるサツマイモ(Ipomoea batatas L.)植物の成長分析に関して,運動からの構造(SfM)法に基づく単一カメラ写真システムによる3D再構成の便利な解決策を提案した。また,再投影誤差を最小化することにより,ノイズ問題を効果的に処理した。3Dモデルの結果は,それぞれの百分率誤差は,とくに低LAIにおいて変動したにもかかわらず,LAIの増加に伴い,草丈に対しては平均百分率誤差が約4.8%で一定であり,葉数に対しては13%から8%(LAI=3.5),葉面積に対しては19%から12%(LAI=3.5)に減少した。対照的に,2D画像処理における平均百分率誤差は葉数に対して20%~45%,葉面積に対して60%~90%であり,葉高さは測定できなかった。3D結果の誤差と比較して,2D画像の誤差は,2D画像処理が植物器官の閉塞に対してロバストでないことおよびカメラからのオブジェクトサイズと距離の間の曖昧さのようないくつかの問題を有していたので,相当大きかった。一方,測定値と3Dモデルから推定した値の間の回帰モデルを用いて,3Dモデルからの推定値を較正する方法を検討した。回帰モデルは,サツマイモ植物の肥料供給と成長段階における広い範囲にわたるデータの使用にもかかわらず,葉高さ(R²=0.97とRMSE=0.71cm),葉数(R²=0.99とRMSE=4.03)と葉面積(R²=0.98とRMSE=0.12m²)の直線性と良好な推定を示した。結果は,本研究における3D画像技術が,植物成長状態を遠隔監視する可能性を有し,屋外の様々な環境因子における成長と構造パラメータを推定することを示した。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *モデリング ,  サツマイモ ,  *植物成長 ,  画像処理 ,  高さ ,  回帰モデル ,  施肥 ,  遠隔監視 ,  成長段階 ,  自動化 ,  特徴抽出 ,  モデル ,  カメラ ,  画像再構成 ,  パラメータ ,  三次元モデル ,  SfM【画像処理】 ,  画像特徴抽出 ,  生長パラメータ ,  草丈 ,  葉数 ,  葉面積 ,  *三次元モデリング ,  三次元画像処理 ,  *植物生理 ,  改変
準シソーラス用語： *3Dモデリング ,  3Dモデル ,  3D画像処理 ,  3D再構成 ,  遠隔モニタリング

著者キーワード (5件)： 3Dモデリング ,  葉面積 ,  葉数 ,  植物の高さ ,  SFM

分類 (3件)： 発生,成長,分化  (EH02030U) ,  いも類  (FC03036L) ,  図形・画像処理一般  (JE04010I)

引用文献 (34件)：

• Carrivick JL, Smith MW, Quincey DJ, 2016: <i>Structure from Motion in the Geosciences</i>, John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, UK. 1-208.
• Clevers JGPW, Van Leeuwen HJC, 1996: Combined use of optical and microwave remote sensing data for crop growth monitoring. Remote Sensing of Environment 55, 42-51.
• Gonzalez RC, Woods RE, 2008: Digital Image Processing (3^rd Edition). Peason Education. Prentice-Hall, New Jersey. 1-797.
• Hosoi F, Nakabayashi K, Omasa K, 2011: 3-D modeling of tomato canopies using a high-resolution portable scanning lidar for extracting structural information. Sensors 11, 2166-2174.
• Höhle J, Höhle M, 2009: Accuracy assessment of digital elevation models by means of robust statistical methods. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 64, 398-406.

タイトルに関連する用語 (6件)： 視点 ,  圃場 ,  植物 ,  成長パラメータ ,  3D ,  モニタリング