植物生体情報計測におけるマシンビジョンの応用 -植物生体内水分変化の推定-

本研究は,植物生産の主体となる作物の生育を管理するための情報収集システムの構築を目指したもので,将来的には,完全な植物工場へと発展させるための基礎的研究である.特に,ここでは,植物の生体情報を直接かつ,非侵襲に計測する技術として,画像計測を用いている.植物の生理や生育や形態変化の挙動に対して,その物質輸送や信号伝達系の媒体となる水に着目し,その生体内水分を萎れによる葉の挙動から推定するシステムの構築をおこなった.ただし,植物の硬さは,経験的なデータ(植物の履歴)との相関から求め,さらに,切断試験により検証した.計測システムは,植物がしおれていく状態での形態変化の情報を計測するための画像計測システムと,しおれを生じさせるために水ストレスを与える環境制御装置とから構成した.次に植物体内水分を推定するために計測対象物における茎・葉などの部位毎の水分変化特性をもとめ,それぞれのモデル化を行い,次に個体における水分変化の計測からとそれを構成する部位毎における水分変化を作成したモデルから推定を行った.その結果,微少な水分変化(0.03%程度)を推定することは困難であるが,0.1%程度の変化量に対しては誤差が少なく推定できることが明らかとなった.

本研究は,植物生産の主体となる作物の生育を管理するための情報収集システムの構築を目指したもので,将来的には,完全な植物工場へと発展させるための基礎的研究である.特に,ここでは,植物の生体情報を直接かつ,非侵襲に計測する技術として,画像計測を用いている.植物の生理や生育や形態変化の挙動に対して,その物質輸送や信号伝達系の媒体となる水に着目し,その生体内水分を萎れによる葉の挙動から推定するシステムの構築をおこなった.ただし,植物の硬さは,経験的なデータ(植物の履歴)との相関から求め,さらに,切断試験により検証した.計測システムは,植物がしおれていく状態での形態変化の情報を計測するための画像計測システムと,しおれを生じさせるために水ストレスを与える環境制御装置とから構成した.次に植物体内水分を推定するために計測対象物における茎・葉などの部位毎の水分変化特性をもとめ,それぞれのモデル化を行い,次に個体における水分変化の計測からとそれを構成する部位毎における水分変化を作成したモデルから推定を行った.その結果,微少な水分変化(0.03%程度)を推定することは困難であるが,0.1%程度の変化量に対しては誤差が少なく推定できることが明らかとなった.