三次元計測と三次元モデルを用いた植物形状の定量的評価手法の開発

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2020年度には、屋内栽培システムの準備、深度カメラによるイチゴ植物モニタリング実験およびイチゴ植物の水ストレス応答の三次元解析予備実験を実施した。深度カメラは2種類のタイプ（RealSense D415とD435）を試し、ノイズと欠損データの過多からD415のほうが植物モニタリングに適していることを見出した。またD415を用いたイチゴ植物の水ストレス応答実験では、深度カメラによってイチゴ植物の形状変化（特に葉）や葉面の法線ベクトル分布の変化から水ストレスの早期検出につながる知見を得た。2021年度には、フォトグラメトリーを用いて、2020年度に実施した実験を再実施した。フォトグラメトリーは、写真からの距離や形状情報を計測する手法であり、より詳細な三次元データの取得が可能である。この手法を導入し、イチゴ植物の成長に関する情報をより精密に把握することができた。また、得られた三次元データから、基礎的なイチゴの静的三次元モデルを構築した。2022年度には、過去のデータをもとに、イチゴ植物の成長と動きを表現可能な動的な三次元イチゴ植物モデルを試作した。具体的には、点群（点の集まり）からメッシュ（面）を作成する手法の選定を行い、さらにコンピュータグラフィックス(CG)分野でCGモデルのアニメーションに用いられるリギングの考え方を応用し、葉の成長によるサイズの変化や、水ストレスによる形状を連続的かつ、動的に表現可能な要素を組み込んだ。このモデルは、人間が行っている視覚情報からの植物生育診断の自動化につながる知見だと考える。