植物生长指标测定装置及其方法以及植物生长指标测定系统与流程

本发明涉及求出表示植物的生长程度的生长指标的植物生长指标测定装置及植物生长指标测定方法以及植物生长指标测定系统。

背景技术：

在农业上，为了培育出高品质以及稳定高产的农作物的植物，需要适当地实施例如追肥时期、追肥量等施肥管理。为此，要判定当前的植物的状态。在该判定中，以前，由于叶色的深浅显示植物的状态，所以例如使用具备使颜色从黄绿色逐渐变化到较深的绿色的多个颜色样本的叶色板(叶色标度)。在使用了这样的叶色板的植物的状态的判定中，由于为主观的判定、或者不适合农业的产业化，所以近年来，研究、开发出各种装置。其中之一例如具有专利文献1所公开的技术。

该专利文献1所公开的植物的生长度测定装置是光学测定植物的生长度的装置，具备：第一受光部，入射被植物反射出的太阳光并对其进行分光，并测定2种以上的特定波长的光的反射强度；第二受光部，使太阳光直接入射并将其分光为与上述第一受光部相同波长的光，并测定其受光强度作为参照光；以及运算部，基于由上述第二受光部检测到的参照光的受光强度对由上述第一受光部检测到的特定波长的反射强度进行修正，并基于修正后的反射强度求出测定植物的叶色(spad值)、植株高度、干重、(植株高度×茎数)、{植株高度×叶色(spad值)}以及{植株高度×茎数×叶色(spad值)}的至少一个。

然而，上述专利文献1所公开的植物的生长度测定装置为了求出生长度，基于上述参照光的受光强度对上述特定波长的反射强度进行修正。然而，在实际的田地中，植物的叶子并非只有1片叶子的单叶片，而是多片叶子的组叶片。因此，被植物反射出的太阳光在反复透过组叶片、被组叶片反射后被接受，其结果，受光强度例如在被相机(拍摄部)接受的情况下，取决于上述相机与太阳的位置关系。因此，上述专利文献1所公开的植物的生长度测定装置在精度上具有改进的余地。

专利文献1:日本特开2002－168771号公报(专利第4243014号公报)

技术实现要素：

本发明是鉴于上述的情况而完成的发明，其目的在于提供一种能够更高精度地测定生长指标的植物生长指标测定装置及植物生长指标测定方法以及植物生长指标测定系统。

在本发明的植物生长指标测定装置及植物生长指标测定方法以及植物生长指标测定系统中，基于通过以第一波长和第二波长测定而得到的具有多片叶子的测定对象的反射光的各光强度、以及该测定时的太阳光朝向测定对象的入射角度亦即太阳角度及上述太阳相对于上述反射光的测定方向的方向亦即太阳方向，来求出表示上述测定对象的生长程度的生长指标。因此，本发明的植物生长指标测定装置及植物生长指标测定方法能够更高精度地测定植物的生长指标。

上述的以及其他的本发明的目的、特征以及优点根据以下的详细的记载和附图变得清楚。

附图说明

图1是用于对测定系统进行说明的图。

图2是表示扩散度w相对较低的情况下的不同的相机角度(测定角度)β下的太阳方向φ与ndvi值的关系的图。

图3是表示扩散度w为中等程度的情况下的不同的相机角度(测定角度)β下的太阳方向φ与ndvi值的关系的图。

图4是表示扩散度w相对较高的情况下的不同的相机角度(测定角度)β下的太阳方向φ与ndvi值的关系的图。

图5是表示实施方式中的植物生长指标测定系统的结构的框图。

图6是表示实施方式中的植物生长指标测定系统的动作的流程图。

图7是表示实施方式的植物生长指标测定系统的测定结果的一个例子的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施的一个方式进行说明。需要说明的是，在各图中标注了相同的附图标记的结构表示是相同的结构，适当地省略其说明。在本说明书中，在统称的情况下用省略了下标的参照符号来表示，在指分立的结构的情况下用带有下标的参照符号来表示。

首先对在实际的田地中，在测定由多片叶子构成的组叶片的ndvi(normalizeddifferencevegetationindex，归一化植被指标)值的情况下，为了得到反射强度而拍摄上述组叶片的测定对象的相机与太阳的位置关系给上述ndvi值带来的影响进行说明。

图1是用于对测定系统进行说明的图。图2是表示扩散度w相对较低的情况下的不同的相机角度(测定角度)β下的太阳方向φ与ndvi值的关系的图。图3是表示扩散度w为中等程度的情况下的不同的相机角度(测定角度)β下的太阳方向φ与ndvi值的关系的图。图4是表示扩散度w相对较高的情况下的不同的相机角度(测定角度)β下的太阳方向φ与ndvi值的关系的图。在这些图2至图4中，图a表示太阳角度α为0的情况下的ndvi值，图b表示太阳角度α为30的情况下的ndvi值，图c表示太阳角度α为60的情况下的ndvi值。实线表示相机角度β为0度的情况下的测定结果，虚线表示相机角度β为30度的情况下的测定结果，双点划线表示相机角度β为60度的情况下的测定结果，点划线表示相机角度β为90度的情况下的测定结果。而且，在这些各图中，横轴是以度为单位(degree)来表示的太阳方向φ，其纵轴为ndvi值。

在该实验中，测定对象是由多片叶子构成的组叶片，如图1所示，在从太阳角度α的太阳对该测定对象照射太阳光的情况下，该测定对象以相机角度(测定角度)β被测定ndvi值的ndvi相机测定。在上述测定中，在将太阳方向设为φ、将太阳的扩散度设为w的情况下，将这些太阳角度α、相机角度β、太阳方向φ以及扩散度w作为参数实际测量ndvi值。将其结果分别示于图2至图4。

这里，太阳角度α表示太阳的高度，通过以水平面的法线方向亦即垂直方向为基准(使垂直方向成为0度)，入射至测定对象的太阳光的角度来表示。即，太阳角度α是入射至水平面的太阳光的入射角。相机角度(测定角度)β是以垂直方向为基准(使垂直方向成为0度)，测定方向(沿着ndvi相机的光轴的方向)与垂直方向所成的角度。太阳方向φ是太阳相对于ndvi相机的测定方向的方向，是相对于测定对象的ndvi相机的测定方向与照射(入射)至上述测定对象的太阳光的照射方向(入射方向)所成的角度。扩散度w是在太阳光照射至上述测定对象之前的期间，例如被云、雾等大气的状态(气象条件)扩散的程度。

由图2至图4可知，ndvi值取决于这些太阳角度α、相机角度β、太阳方向φ以及扩散度w。例如，随着相机角度β从0度向90度变化，ndvi值处于变小的趋势。另外，例如，在扩散度w较低的情况下以及扩散度w为中等程度的情况下，随着太阳角度α从0度向90度变化，ndvi值处于取决于太阳方向φ的趋势。

这样，以如下的方式推测ndvi值取决于太阳角度α、相机角度(测定角度)β、太阳方向φ以及扩散度w的理由。即，在组叶片的情况下，太阳光反复透过、反射，该透过、反射的次数根据太阳角度α、相机角度β、太阳方向φ以及扩散度w而变化。因此，被组叶片反射出的太阳光的反射光强度根据太阳角度α、相机角度β、太阳方向φ以及扩散度w而变化，其结果，ndvi值取决于太阳角度α、相机角度β、太阳方向φ以及扩散度w。这里，由于组叶片的叶密度(单位面积上的组叶片的占有率)l也会给上述透过、反射的次数带来影响，所以ndvi值取决于组叶片的叶密度l。

因此，通过基于这样的原因对ndvi值进行修正，精度进一步升高。从该观点考虑，在一个方式中，优选基于太阳角度α和太阳方向φ来对ndvi值进行修正。在另一个方式中，更为优选基于太阳角度α、太阳方向φ以及扩散度w来对ndvi值进行修正。在另一个方式中，进一步优选基于太阳角度α、太阳方向φ、扩散度w、相机角度(测定角度)以及叶密度l来对ndvi值进行修正。

接下来，对本实施方式进行说明。图5是表示实施方式中的植物生长指标测定系统的结构的框图。

实施方式中的植物生长指标测定装置具备生长指标运算部，上述生长指标运算部基于利用第一波长和第二波长测定出的具有多个叶子的测定对象的反射光的各光强度数据、太阳光朝向测定对象的入射角度亦即太阳角度数据以及上述太阳相对于上述各光强度数据的测定方向的方向亦即太阳方向数据，来求出表示上述测定对象的生长程度的生长指标。优选，在上述的植物生长指标测定装置中，上述生长指标运算部还基于利用第三波长和第四波长测定出的上述太阳的太阳光的光强度数据和上述太阳的太阳光的扩散度数据，来求出上述测定对象的上述生长指标。更为优选，在上述的植物生长指标测定装置中，上述生长指标运算部还基于上述各光强度数据的测定方向相对于上述测定对象的角度亦即测定角度数据和上述测定对象的叶密度数据，来求出上述测定对象的上述生长指标。

这样的植物生长指标测定装置可以具备计算机而构成，而上述计算机具备：为了输入这些各数据，而输入数据的输入电路或者与外部设备之间进行数据的输入输出的接口电路、功能性地构成上述生长指标运算部的微处理器以及它们的周边电路，这里对具备获得这些各数据的各部和上述生长指标运算部的植物生长指标测定系统的实施方式进行说明。即，本实施方式中的植物生长指标测定系统是求出表示具有多个叶子的测定对象的生长程度的生长指标的装置，具备：反射光测定部，利用相互不同的第一波长和第二波长来测定具有多个叶子的测定对象的反射光的光强度；太阳角度获取部，获取太阳的高度作为太阳角度；太阳方向获取部，作为太阳方向获取上述太阳相对于上述反射光测定部的测定方向的方向；以及生长指标运算部，基于由上述反射光测定部测定出的分别以上述第一波长和第二波长的上述反射光的各光强度、由上述太阳角度获取部获取到的上述太阳角度以及由上述太阳方向获取部获取到的上述太阳方向，来求出上述测定对象的生长指标。优选，上述植物生长指标测定系统还具备：太阳光测定部，以相互不同的第三波长和第四波长来测定上述太阳的太阳光的光强度；和扩散度获取部，获取上述太阳的太阳光的扩散度，上述生长指标运算部在求上述生长指标时，进一步考虑由上述太阳光测定部测定出的分别为上述第三波长和第四波长的上述太阳光的各光强度以及由上述扩散度获取部获取到的上述扩散度。更为优选，上述植物生长指标测定系统还具备：测定角度获取部，作为测定角度获取上述反射光测定部的测定方向相对于上述测定对象的角度；和叶密度获取部，获取上述测定对象的叶密度，上述生长指标运算部在求上述生长指标时，进一步考虑由上述测定角度获取部获取到的上述测定角度以及由上述叶密度测定部获取到的上述叶密度。

如图5所示，这样的实施方式中的植物生长指标测定系统m例如具备反射光测定部1、gps(globalpositioningsystem，全球定位网络)部2、方位计3、倾斜计4、太阳光测定部5、控制处理部6、计时部7、存储部8、接口部9以及电源部10。

反射光测定部1是与控制处理部6连接，根据控制处理部6的控制，利用相互不同的第一波长和第二波长来对测定对象的反射光的光强度进行测定的装置，并将其测定结果输出至控制处理部6。上述第一波长和第二波长可以是与所求的生长指标相应的适当的波长，例如，在作为生长指标求ndvi值的情况下，是650nm附近的可见光的波长以及750nm以上的红外光的波长。

更具体而言，反射光测定部1具备生成可见光的图像(可视图像)的第一可视拍摄部1－1和生成红外光的图像(红外图像)的第一红外拍摄部1－2。第一可视拍摄部1－1例如是具备：在以波长650nm为中心波长的相对的窄带使光透过的第一带通滤波器；使透过上述第一带通滤波器的测定对象的可见光的光学图像在规定的成像面上成像的第一成像光学系统；使受光面与上述第一成像面一致地配置，将上述测定对象的可见光的光学图像转换为电信号的第一图像传感器；以及对上述第一图像传感器的输出实施公知的图像处理来生成可见光下的第一图像数据rv的第一数字信号处理器(dsp)等而构成的所谓的相机等。第二红外拍摄部1－2例如是具备：在以波长800nm为中心波长的相对的窄带使光透过的第二带通滤波器；使透过上述第二带通滤波器的测定对象的红外光的光学图像在规定的成像面上成像的第二成像光学系统；使受光面与上述第二成像面一致地配置，将上述测定对象的红外光的光学图像转换为电信号的第二图像传感器；以及对上述第二图像传感器的输出实施公知的图像处理来生成红外光下的第二图像数据ri的第二dsp等而构成的所谓的红外相机等。第一可视拍摄部1－1将可见光的上述第一图像数据rv输出至控制处理部6，第一红外拍摄部1－2将红外光的上述第二图像数据ri输出至控制处理部6。以第一可视拍摄部1－1的第一测定方向(沿着第一光轴的第一方向)与第一红外拍摄部1－2的第二测定方向(沿着第二光轴的第二方向)相互平行的方式配置第一可视拍摄部1－1和第一红外拍摄部1－2。这些相互平行的第一可视拍摄部1－1的第一测定方向和第一红外拍摄部1－2的第二测定方向是该植物生长指标测定装置m的测定方向。

此外，在上述，反射光测定部1具备第一可视拍摄部1－1和第一红外拍摄部1－2而构成，但反射光测定部1也可以使用具有将接收红色光的r像素、接收绿色光的g像素、接收蓝色光的b像素以及接收红外光的ir像素排列成2行2列的单位阵列的图像传感器(rgbir图像传感器)、具有将接收白色光的w像素、接收黄色光的y像素、接收红色光的r像素以及接收红外光的ir像素排列成2行2列的单位阵列的图像传感器(wyrir图像传感器)等，从而具备一个拍摄部而构成。在该情况下，例如，可使用r像素的输出以及ir像素的输出。另外，例如，可使用g像素的输出和ir像素的输出。另外，例如，可使用b像素的输出和ir像素的输出。另外，例如，可使用w像素的输出和ir像素的输出。另外，例如，可使用y像素的输出和ir像素的输出。另外，反射光测定部1也可以具备分光器而构成。

gps部2是与控制处理部6连接，根据控制处理部6的控制，通过用于测定地球上的当前位置的卫星定位系统，来测定该植物生长指标测定装置m的位置的装置，并将其定位结果(纬度x、经度y、高度z)输出至控制处理部6。此外，gps部2也可以是具有修正dgsp(differentialgsp：差分gsp)等误差的修正功能的gps。

方位计(指南针)3是与控制处理部6连接，根据控制处理部6的控制，通过基于地磁等来测定方位，来测定该植物生长指标测定装置m的测定方向的方位的装置，并将其测定方位φc输出至控制处理部6。方位φc通过将北设为0度、将东设为90度、将南设为180度、并且将西设为270度来表示。

倾斜计4是与控制处理部6连接，根据控制处理部6的控制，通过测定倾斜，来测定该植物生长指标测定装置m的测定方向的角度的装置，并将其测定角度β输出至控制处理部6。

太阳光测定部5是与控制处理部6连接，根据控制处理部6的控制，以相互不同的第三波长和第四波长来测定上述太阳的太阳光的光强度的装置，并将其测定结果输出至控制处理部6。上述第三波长和第四波长也可以是与所求的生长指标相应的适当的波长，在本实施方式中，太阳光测定部5是与反射光测定部1相同的结构，因此，将第三波长作为上述第一波长，将第四波长作为上述第二波长。太阳光测定部5具备与第一可视拍摄部1－1相同的结构的第二可视拍摄部5－1和与第二红外拍摄部1－2相同的结构的第二红外拍摄部5－2，第二可视拍摄部5－1生成可见光下的第三图像数据sv并输出至控制处理部6，第二红外拍摄部5－2生成红外光下的第四图像数据si并输出至控制处理部6。以第二可视拍摄部5－1的第三测定方向(沿着第三光轴的第三方向)与第二红外拍摄部5－2的第四测定方向(沿着第四光轴的第四方向)相互平行的方式，而且，以上述第三和第四测定方向朝向天空(上空)的方式，来配置这第二可视拍摄部5－1和第二红外拍摄部5－2。太阳光测定部5为了以获取对测定对象照射的太阳光的光强度为目的，也可以对上述成像光学系使用例如鱼眼镜头等广角透镜，另外，也可以在前面(例如入射面等)配置扩散板。由此能够得到来自宽度较宽的方向的太阳光。

计时部7是与控制处理部6连接，根据控制处理部6的控制，来测量年月日小时分钟的电路，并将该当前的年月日小时分钟输出至控制处理部6。

if部9是与控制处理部6连接，根据控制处理部6的控制，与外部设备之间进行数据的输入输出的电路，例如，是作为串行通信方式的rs232c的接口电路、使用了bluetooth(注册商标：蓝牙)标准的接口电路、进行irda(infrareddataasscoiation：红外数据协会)标准等的红外线通信的接口电路、以及使用了usb(universalserialbus：通用串行总线)标准的接口电路等。另外，if部9也可以是通过有线或者无线来进行通信的通信卡等，例如经由以太网环境等通信网络与例如服务器装置等外部装置之间进行通信(以太网是注册商标)。

电源部10是需要电力的并以与该植物生长指标测定装置m的各部相应的电压向各部供给电力的电路。

存储部8是与控制处理部6连接，根据控制处理部6的控制，存储各种规定的程序以及各种规定的数据的电路。上述各种规定的程序中例如包含根据该植物生长指标测定系统m的各部的功能来控制该各部的控制程序、求测定对象的生长指标的生长指标运算程序等控制处理程序。上述各种规定的数据中包含用于修正生长指标的修正信息、用于求叶密度的生长信息等生长指标的运算所需要的数据。存储部8例如具备作为非易失性的存储元件的rom(readonlymemory：只读存储器)、作为可改写的非易失性的存储元件的eeprom(electricallyerasableprogrammablereadonlymemory：电可擦除可编程只读存储器)等。而且，存储部8包含存储上述规定的程序的执行中所产生的数据等的成为所谓的控制处理部6的工作存储器的ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)等。此外，存储部8也可以具备相对大容量的硬盘。

而且，存储部8为了存储上述修正信息、生长信息，功能性地具备预先存储上述修正信息的修正信息存储部81和预先存储上述生长信息的生长信息存储部82。上述修正信息例如是表示太阳角度α以及太阳方向φ与修正值(第一修正值)的对应关系的信息(第一修正信息)。上述修正值是用于对基于由反射光测定部1测定出的分别以上述第一波长和第二波长的反射光的各光强度求出的生长指标进行修正的值。另外例如，上述修正信息是表示太阳角度α、太阳方向φ以及扩散度w与修正值(第二修正值)的对应关系的信息(第二修正信息)。另外，例如，上述修正信息是表示太阳角度α、太阳方向φ、扩散度w、测定角度β以及叶密度l与修正值(第三修正值)的对应关系的信息(第三修正信息)。上述修正信息(第一至第三修正信息)预先通过使用了多个样本的实验等来创建。上述修正信息(第一至第三修正信息)也可以以规定的函数式的形式存储于修正信息存储部81，但在本实施方式中，预先以表格形式(检查表)存储于修正信息存储部81。上述生长信息例如是表示种植(例如插秧)后的天数与叶密度l的对应关系的信息。也可以代替上述种植后的天数，使用日期、叶龄(主茎(母茎)的叶子的片数)、平均植株高度以及平均茎数中的任意一个。上述生长信息预先基于根据多个样本求出的平年值等来创建。上述生长信息也可以以规定的函数式的形式存储于生长信息存储部82，但在本实施方式中，预先以表格形式(检查表)存储于生长信息存储部82。

控制处理部6是用于根据植物生长指标测定系统m的各部的功能分别控制该各部，并求出生长指标的电路。控制处理部6例如具备cpu(centralprocessingunit：中央处理器)及其周边电路而构成。通过使控制处理部6执行控制处理程序，可功能性地构成控制部61、太阳角度运算部62、太阳方向运算部63、扩散度运算部64、叶密度运算部65以及生长指标运算部66。

控制部61根据植物生长指标测定系统m的各部的功能分别控制该各部。

太阳角度运算部62基于由gps部2获取到的纬度x及经度y以及由计时部7测量出的年月日小时分钟，通过公知的方法来求太阳角度α。作为求太阳角度α的方法，例如，能够利用“‘太阳方位、高度、大气外日射量的计算’，[online]，2015年3月23日检索，网络＜http：//www.es.ris.ac.jp/～nakagawa/met＿cal/solar.html＞”所公开的求太阳高度a和太阳方位ψ的方法。太阳高度a是仰角，处于太阳角度α＝90度－太阳高度a的关系。更具体而言，首先，根据从1月1日起的天数dn利用θ0＝2π(dn－1)/365求出θ0。接下来，利用下式1求出太阳赤纬δ，利用下式2求出均时差eq。接下来，利用下式3，根据日本标准时间jst，求出太阳的时角h。然后，利用下式4求出太阳高度a。此外，利用下式5求出太阳方位ψ。

δ＝0.006918－0.399912cos(θ0)+0.070257sin(θ0)－0.006758cos(2θ0)－0.000907sin(2θ0)－0.002697cos(3θ0)－0.001480sin(3θ0)…(式1)

eq＝0.000075+0.001868cos(θ0)+0.032077sin(θ0)－0.014615cos(2θ0)－0.040849sin(2θ0)…(式2)

h＝(jst－12)π/12+距离标准子午线的经度差+均时差eq…(式3)

a＝arcsin[sin(y)sin(δ)+cos(y)cos(δ)cos(h)]…(式4)

ψ＝arctan[cos(y)cos(δ)sin(h)/[sin(y)sin(α)－sin(δ)]]…(式5)

太阳方向运算部63基于由gps部2获取到的纬度x及经度y以及由计时部7测量出的年月日小时分钟，通过公知的方法，求出太阳方位ψ，并基于该求出的太阳方位ψ和由方位计3求出的反射光测定部1的测定方向的方位φc求出太阳方向φ。更具体而言，太阳方向运算部63作为由方位计3测定出的方位φc与根据上述式5求出的太阳方位ψ的差分求出太阳方向φ(φ＝ψ－φc)。

扩散度运算部64求出扩散度w。更具体而言，例如，扩散度运算部64基于太阳光测定部5的测定结果求出扩散度w。例如，扩散度运算部64通过求出由第二可视拍摄部5－1生成的可见光下的第三图像数据sv的标准偏差σsv，并将规定系数k除以该求出的标准偏差σsv来求出扩散度w(w＝k/σsv)。或者，例如，扩散度运算部64通过求出由第二红外拍摄部5－2生成的红外光下的第四图像数据si的标准偏差σsi，并将规定系数k除以该求出的标准偏差σsi来求出扩散度w(w＝k/σsi)。上述规定系数k是用于进行归一化，以使在万里无云(云量0、无云)的情况下扩散度w为0，在阴天(云量8、全天云)的情况下扩散度w为1的系数。由于随着从阴天变为晴天，标准偏差σsv(σsi)增大，所以扩散度降低，所以能够将上述标准偏差σsv(σsi)利用于扩散度w。另外，例如，扩散度运算部64从反射光测定部1获取反射光测定部1的快门速度(例如为第一可视拍摄部1－1的快门速度)ss，并将该获取到的快门速度ss保持原样设为扩散度w(w＝ss)。由于随着从阴天变为晴天，快门速度ss成为高速，且扩散度w降低，所以快门速度ss能够保持原样成为扩散度w。

叶密度运算部65基于存储于生长信息存储部82的生长信息来求出叶密度。例如，在上述生长信息是表示种植(例如插秧)后的天数与叶密度l的对应关系的信息的情况下，叶密度运算部65根据存储于生长信息存储部82的上述生长信息求出与经由if部9获取到的种植后的天数对应的叶密度。此外，植物生长指标测定装置m还可以具备用于从外部输入数据的输入部(例如数字键盘、键盘等)，经由该输入部将种植后的天数输入至植物生长指标测定装置m。

生长指标运算部66基于由反射光测定部1测定出的分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度、由太阳角度运算部62求出的太阳角度α，以及由太阳方向运算部63求出的太阳方向φ，来求出表示测定对象的生长程度的生长指标。由此，由于在求生长指标时，考虑太阳角度和太阳方向，所以能够更高精度地测定生长指标。优选，生长指标运算部66基于由反射光测定部1测定出的分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度、由太阳角度运算部62求出的太阳角度α、由太阳方向运算部63求出的太阳方向φ、由太阳光测定部5测定出的分别为第三波长和第四波长的太阳光的各光强度以及由扩散度运算部64求出的扩散度w，来求出表示测定对象的生长程度的生长指标。由此，由于在求生长指标时，还考虑分别为第三波长和第四波长的太阳光的各光强度和扩散度w，所以能够进一步高精度地测定生长指标。更为优选，生长指标运算部66基于由反射光测定部1测定出的分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度、由太阳角度运算部62求出的太阳角度α、由太阳方向运算部63求出的太阳方向φ、由太阳光测定部5测定出的分别为第三波长和第四波长的太阳光的各光强度、由扩散度运算部64求出的扩散度w、由倾斜计4获取到的测定角度β、以及由叶密度运算部65求出的叶密度l，来求出表示测定对象的生长程度的生长指标。由此，由于在求生长指标时，还考虑测定角度β和叶密度l，所以能够进一步高精度地测定生长指标。

更具体而言，在修正信息存储部81存储有第一修正信息的情况下，生长信息存储部82可以省略，生长指标运算部66基于由反射光测定部1测定出的分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度，求出修正前的生长指标，并根据上述第一修正信息求出与由太阳角度运算部62求出的太阳角度α和由太阳方向运算部63求出的太阳方向φ对应的第一修正值，并利用该求出的第一修正值对上述修正前的生长指标进行修正求出最终的生长指标(修正后的生长指标)。

另外，在修正信息存储部81存储有第二修正信息的情况下，生长信息存储部82可以省略，生长指标运算部66基于由太阳光测定部5测定出的分别为第三波长和第四波长的太阳光的各光强度进行归一化，以使由反射光测定部1测定出的分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度的比率为规定值，并且基于由反射光测定部1测定出的分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度，求出修正前的生长指标，并根据上述第二修正信息求出与由太阳角度运算部62求出的太阳角度α、由太阳方向运算部63求出的太阳方向φ、以及由扩散度运算部64求出的扩散度w对应的第二修正值，并利用该求出的第二修正值对上述修正前的生长指标进行修正求出最终的生长指标(修正后的生长指标)。

另外，在修正信息存储部81存储有第三修正信息的情况下，生长指标运算部66基于由太阳光测定部5测定出的分别为第三波长和第四波长的太阳光的各光强度进行归一化，以使由反射光测定部1测定出的分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度的比率为规定值，并且基于由反射光测定部1测定出的分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度，求出修正前的生长指标，并根据上述第三修正信息求出与由太阳角度运算部62求出的太阳角度α、由太阳方向运算部63求出的太阳方向φ、以及由扩散度运算部64求出的扩散度w、由倾斜计4获取到的测定角度β以及由叶密度运算部65求出的叶密度l对应的第三修正值，并利用该求出的第三修正值对上述修正前的生长指标进行修正求出最终的生长指标(修正后的生长指标)。

在这样的植物生长指标测定装置m中，通过gps部2、计时部7以及太阳角度运算部62，构成获取太阳光朝向测定对象的入射角度作为太阳角度的太阳角度获取部的一个例子。通过gps部2、计时部7、方位计3以及太阳方向运算部63，构成获取太阳相对于反射光测定部1的测定方向的方向作为太阳方向的太阳方向获取部的一个例子。

此外，如上所述，植物生长指标测定系统m根据需要还可以具备与控制处理部6连接输入例如各种指令、各种数据等的输入部，另外，也可以具备输出由上述输入部输入的各种指令、各种数据以及测定结果等的输出部等。

接下来，对本实施方式的动作进行说明。这里对修正信息存储部81存储有第三修正信息，生长指标运算部66使用上述第三修正值求出最终的生长指标(修正后的生长指标)的情况进行说明，但对于修正信息存储部81存储有第一修正信息，生长指标运算部66使用上述第一修正值求出最终的生长指标的情况、修正信息存储部81存储有第二修正信息，生长指标运算部66使用上述第二修正值求出最终的生长指标的情况，也能够适当地省略以下说明的处理，而同样地进行说明。

图6是表示实施方式中的植物生长指标测定系统的动作的流程图。图7是表示实施方式的植物生长指标测定系统的测定结果的一个例子的图。图7的横轴是spad(soil&plantanalyzerdevelopment：土壤、作物分析仪器开发)值，其纵轴为ndvi值。

在这样的植物生长指标测定系统m中，首先由用户(操作人员)配置植物生长指标测定系统m，以使反射光测定部1朝向测定对象的组叶片。若由用户打开省略图示的电源开关，则控制处理部6执行所需要的各部的初始化，并通过控制处理程序的执行，使控制处理部6功能性地构成控制部61、太阳角度运算部62、太阳方向运算部63、扩散度运算部64、叶密度运算部65以及生长指标运算部66。然后，植物生长指标测定系统m以如下的方式动作。

在图6中，控制处理部6通过控制部61控制反射光测定部1从而使反射光测定部1生成可见光下的第一图像数据rv以及红外光下的第二图像数据ri，通过控制部61控制太阳光测定部5从而使太阳光测定部5生成可见光下的第三图像数据sv以及红外光下的第四图像数据si，并从反射光测定部1获取可见光下的第一图像数据rv以及红外光下的第二图像数据ri，并从太阳光测定部5获取可见光下的第三图像数据sv以及红外光下的第四图像数据si(s1)。

接下来，控制处理部6通过控制部61控制gps部2从而使gps部2测定纬度x和经度y，并通过控制部61控制方位计3从而使方位计3测定方位φc，并通过控制部61控制倾斜计4从而使倾斜计4测定测定角度β，从gps部2获取纬度x和经度y，并从方位计3获取方位φc，而且，从倾斜计4获取测定角度β(s2)。

接下来，控制处理部6从计时部7获取年月日小时分钟(s3)。

接下来，控制处理部6通过生长指标运算部66，基于由太阳光测定部5测定出的第三图像数据sv和第四图像数据si，来求太阳光的分光特性修正系数i(s4)。更具体而言，生长指标运算部66对每个相互相同的像素位置(x，y)的像素，求出第三图像数据sv的像素值sv(x，y)与第四图像数据si的像素值si(x，y)之比作为太阳光的分光特性修正系数i(x，y)(i(x，y)＝sv(x，y)/si(x，y))。太阳光的光谱根据时刻、天气、湿度等而变化，由此能够以可见光下的第一图像数据rv与红外光下的第二图像数据ri的比率成为规定值的方式进行归一化处理。

接着，控制处理部6通过生长指标运算部66，基于由太阳光测定部5测定出的分别为第三波长和第四波长的太阳光的各光强度sv、si进行归一化，以使由反射光测定部1测定出的分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度的比率rv、ri成为规定值，并且基于由反射光测定部1测定出的分别以上述第一波长和第二波长的上述反射光的各光强度rv、ri，求出修正前的生长指标，例如ndvi值(s5)。更具体而言，生长指标运算部66对每个相互相同的像素位置(x，y)的像素，通过对第二图像数据ri的像素值ri(x，y)乘以在上述处理s4中求出的太阳光的分光特性修正系数i(x，y)，来求出归一化后的第二图像数据ri的像素值ri’(x，y)(＝ri(x，y)×i(x，y))，并对每个相互相同的像素位置(x，y)的像素，通过下式6求出ndvi值。此外，rv(x，y)是像素位置(x，y)上的第一图像数据rv的像素值。

ndvi(x，y)＝[ri’－rv]/[ri’+rv]……(式6)

接下来，控制处理部6通过扩散度运算部64求出扩散度w(s6)。更具体而言，扩散度运算部64在一个例子中，求出由第二可视拍摄部5－1生成的可见光下的第三图像数据sv的标准偏差σsv，并通过规定系数k除以该求出的标准偏差σsv来求出扩散度w(w＝k/σsv)。

接下来，控制处理部6通过太阳角度运算部62基于由gps部2获取到的纬度x及经度y以及由计时部7测量出的年月日小时分钟，来求出太阳角度α(s7)。

接下来，控制处理部6通过太阳方向运算部63，基于由gps部2获取到的纬度x及经度y以及由计时部7测量出的年月日小时分钟，来求出太阳方位ψ，并作为由方位计3测定出的方位φc与上述求出的太阳方位ψ的差分求出太阳方向φ(φ＝ψ－φc)(s8)。

接下来，控制处理部6通过叶密度运算部65，根据存储于生长信息存储部82的上述生长信息求出与经由if部9等获取到的种植后的天数对应的叶密度l(s9)。

接下来，控制处理部6通过生长指标运算部66，根据存储于修正信息存储部81的上述第三修正信息求出与在处理s2中获取到的测定角度β、在处理s6中求出的扩散度w，在处理s7中求出的太阳角度α、在处理s8中求出的太阳方向φ以及在处理s9中求出的叶密度l对应的第三修正值，利用该求出的第三修正值对在处理s5中求出的修正前的生长指标，在本例中为ndvi值进行修正，并求出最终的生长指标(修正后的生长指标)。例如，生长指标运算部66通过使上述求出的第三修正值乘以在处理s5中求出的修正前的ndvi值来求出修正后的ndvi值((修正后的ndvi值)＝(第三修正值)×(修正前的ndvi值))。此外，也可以代替乘法，使用加法。

接下来，控制处理部6将该求出的最终的生长指标(修正后的生长指标)与在处理s3中获取到的年月日小时分钟建立对应关系地存储于存储部8，而且，将上述求出的最终的生长指标(修正后的生长指标)与在处理s3中获取到的年月日小时分钟建立对应关系地经由if部9输出到外部(s11)。

然后，控制处理部6将处理返回到处理s1，反复上述各处理。

在图7中示有通过本实施方式的植物生长指标测定系统m求出的测定结果的一个例子。如图7可知，校准曲线几乎为1根，被良好地修正，求出更高精度的ndvi值。

如以上说明的那样，本实施方式中的植物生长指标测定装置及其方法以及植物生长指标测定系统能够更高精度地测定生长指标。

此外，在上述的实施方式中，作为生长指标求出ndvi值，但并不限定于此。例如，也可以求出rvi(ratiovegetationindex，比值植被指数)(rvi＝ri’/rv，rvi(x，y)＝ri’(x，y)/rv(x，y))。另外，例如，也可以求出dvi(differencevegetationindex，差值植被指数)(dvi＝ri’－rv，dvi(x，y)＝ri’(x，y)－rv(x，y))。另外，例如，也可以求出tvi(transformedvegetationindex：转换型植被指数)(tvi＝ndvi+0.5)0.5)。另外，例如，也可以求出ipvi(infraredpercentagevegetationindex：近红外光百分比植被指数)(ipvi＝ri’/(ri’+rv)＝(ndvi+1)/2)。

上述的植物生长指标测定装置系统m基于存储于生长信息存储部82的生长信息来求出了叶密度l，但也可以基于由反射光测定部1生成的可见光下的第一图像数据rv以及红外光下的第二图像数据ri，求出土壤部分的面积与植物的部分的面积的面积比，再求叶密度。

在上述的植物生长指标测定系统m中，使用了第一至第三修正信息中的任意一个，但也可以使用太阳角度α、太阳方向φ、扩散度w、测定角度β、叶密度l以及太阳光的分光特性修正系数i与修正值(第四修正值)的对应关系。

在上述的植物生长指标测定系统m中，为了求出可见光下的第三图像数据sv以及红外光下的第四图像数据si，使用了太阳光测定部5，但也可以代替太阳光测定部5，使用分光反射率已知的太阳光测定用部件。在该情况下，利用反射光测定部1测定上述太阳光测定用部件，并将可见光下的第一图像数据rv中的对上述太阳光测定用部件进行拍摄的图像区域中的像素值的平均值设为可见光下的第三图像数据sv，将红外光下的第二图像数据ri中的对上述太阳光测定用部件进行拍摄的图像区域中的像素值的平均值设为红外光下的第四图像数据si。

本说明书如上述那样公开了各种方式的技术，将其中主要的技术总结以下。

一个方式的植物生长指标测定装置具备生长指标运算部，上述生长指标运算部基于以第一波长和第二波长测定出的具有多个叶子的测定对象的反射光的各光强度数据、太阳光朝向测定对象的入射角度亦即太阳角度数据以及上述太阳相对于上述各光强度数据的测定方向的方向亦即太阳方向数据，来求出表示上述测定对象的生长程度的生长指标。

这样的植物生长指标测定装置在求生长指标时，不仅考虑分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度，还考虑太阳角度和太阳方向，所以能够更高精度地测定生长指标。

在另一个方式中，在上述的植物生长指标测定装置中，上述生长指标运算部还基于以第三波长和第四波长测定出的上述太阳的太阳光的光强度数据和上述太阳的太阳光的扩散度数据，来求出上述测定对象的上述生长指标。

这样的植物生长指标测定装置由于在求生长指标时，还考虑分别以第三波长和第四波长下的太阳光的各光强度和扩散度，所以能够进一步高精度地测定生长指标。

在另一方式中，在上述的植物生长指标测定装置中，上述生长指标运算部还基于针对上述测定对象的上述各光强度数据的测定方向的角度亦即测定角度数据和上述测定对象的叶密度数据，来求出上述测定对象的上述生长指标。

这样的植物生长指标测定装置由于在求生长指标时，还考虑测定角度和叶密度，所以能够更高精度地测定生长指标。

另一方式的植物生长指标测定方法具备：以相互不同的第一波长和第二波长测定具有多个叶子的测定对象的反射光的光强度的反射光测定工序；获取太阳光朝向测定对象的入射角度作为太阳角度的太阳角度获取工序；获取上述太阳相对于上述反射光的测定方向的方向作为太阳方向的太阳方向获取工序；以及基于在上述反射光测定工序中测定出的分别以上述第一波长和第二波长的上述反射光的各光强度、在上述太阳角度获取工序中获取到的上述太阳角度以及在上述太阳方向获取工序中获取到的上述太阳方向，来求出表示上述测定对象的生长程度的生长指标的生长指标运算工序。

这样的植物生长指标测定方法由于在求生长指标时，不仅考虑分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度，还考虑太阳角度和太阳方向，所以能够更高精度地测定生长指标。

另一方式的植物生长指标测定系统具备：反射光测定部，以相互不同的第一波长和第二波长测定具有多个叶子的测定对象的反射光的光强度；太阳角度获取部，获取太阳光朝向测定对象的入射角度作为太阳角度；太阳方向获取部，获取上述太阳相对于上述反射光测定部的测定方向的方向作为太阳方向；以及生长指标运算部，基于由上述反射光测定部测定出的分别以上述第一波长和第二波长的上述反射光的各光强度、由上述太阳角度获取部获取到的上述太阳角度以及由上述太阳方向获取部获取到的上述太阳方向，来求出表示上述测定对象的生长程度的生长指标。优选，在上述的植物生长指标测定系统中，上述太阳角度获取部具备：获取纬度和经度的gps部；测量年月日小时分钟的计时部；以及基于由上述gps部获取到的上述纬度和经度以及由上述计时部测量出的年月日小时分钟来求出上述太阳角度的太阳角度运算部。优选，在上述的植物生长指标测定系统中，上述太阳方向获取部具备：获取纬度和经度的gps部；测量年月日小时分钟的计时部；求出上述反射光测定部的测定方向的方位的方位计；基于由上述gps部获取到的上述纬度和经度以及由上述计时部测量出的年月日小时分钟来求出太阳方位，并基于上述求出的太阳方位和由上述方位计求出的上述反射光测定部的测定方向的方位来求出上述太阳方向的太阳方向运算部。优选，在上述的植物生长指标测定系统中，还具备第一修正信息存储部，上述第一修正信息存储部作为第一修正信息存储上述太阳角度以及上述太阳方向与上述生长指标的第一修正值的对应关系，上述生长指标运算部基于由上述反射光测定部测定出的分别以上述第一波长和第二波长的上述反射光的各光强度，来求修正前的生长指标，并根据上述第一修正信息求出与由上述太阳角度获取部获取到的上述太阳角度以及由上述太阳方向获取部获取到的上述太阳方向对应的第一修正值，并利用上述求出的第一修正值对上述修正前的生长指标进行修正来求出上述生长指标。

这样的植物生长指标测定系统由于在求生长指标时，不仅考虑分别以第一波长和第二波长的反射光的各光强度，还考虑太阳角度和太阳方向，所以能够更加高精度地测定生长指标。

在另一方式中，在上述的植物生长指标测定系统中，还具备：太阳光测定部，以相互不同的第三波长和第四波长来测定上述太阳的太阳光的光强度；和扩散度获取部，获取上述太阳的太阳光的扩散度，上述生长指标运算部基于由上述反射光测定部测定出的分别以上述第一波长和第二波长的上述反射光的各光强度、由上述太阳角度获取部获取到的上述太阳角度、由上述太阳方向获取部获取到的上述太阳方向、由上述太阳光测定部测定出的分别为上述第三波长和第四波长的上述太阳光的各光强度以及由上述扩散度获取部获取到的上述扩散度，来求出表示上述测定对象的生长程度的生长指标。优选，在上述的植物生长指标测定系统中，上述扩散度获取部基于上述太阳光测定部的测定结果，来求出上述扩散度。优选，在上述的植物生长指标测定系统中，上述反射光测定部具备对上述测定对象进行拍摄的相机而构成，上述扩散度获取部将上述相机的快门速度设为上述扩散度。优选，在上述的植物生长指标测定系统中，还具备第二修正信息存储部，上述第二修正信息存储部作为第二修正信息存储上述太阳角度、上述太阳方向以及上述扩散度与上述生长指标的第二修正值的对应关系，上述生长指标运算部基于由上述太阳光测定部测定出的分别为上述第三波长和第四波长的上述太阳光的各光强度进行归一化，以使由上述反射光测定部测定出的分别以上述第一波长和第二波长的上述反射光的各光强度的比率为规定值，并且基于由上述反射光测定部测定出的分别以上述第一波长和第二波长的上述反射光的各光强度，来求出修正前的生长指标，并根据上述第二修正信息求出与由上述太阳角度获取部获取到的上述太阳角度、由上述太阳方向获取部获取到的上述太阳方向、以及由上述扩散度获取部获取到的上述扩散度对应的第二修正值，并利用上述求出的第二修正值对上述修正前的生长指标进行修正来求出上述生长指标。

这样的植物生长指标测定系统由于在求生长指标时，还考虑分别为第三波长和第四波长的太阳光的各光强度以及扩散度，所以能够进一步高精度地测定生长指标。

在另一方式中，在上述的植物生长指标测定系统中，还具备：测定角度获取部，作为测定角度获取相对于上述测定对象的上述反射光测定部的测定方向的角度；和叶密度获取部，获取上述测定对象的叶密度，上述生长指标运算部基于由上述反射光测定部测定出的分别以上述第一波长和第二波长的上述反射光的各光强度、由上述太阳角度获取部获取到的上述太阳角度、由上述太阳方向获取部获取到的上述太阳方向、由上述太阳光测定部测定出的分别为上述第三波长和第四波长的上述太阳光的各光强度、由上述扩散度获取部获取到的上述扩散度、由上述测定角度获取部获取到的上述测定角度、以及由上述叶密度测定部获取到的上述叶密度，来求出表示上述测定对象的生长程度的生长指标。优选，在上述的植物生长指标测定系统中，还具备第三修正信息存储部，上述第三修正信息存储部作为第三修正信息存储上述太阳角度、上述太阳方向、上述扩散度、上述测定角度以及上述叶密度与上述生长指标的第三修正值的对应关系，上述生长指标运算部基于由上述太阳光测定部测定出的分别为上述第三波长和第四波长的上述太阳光的各光强度来进行归一化，以使由上述反射光测定部测定出的分别以上述第一波长和第二波长的上述反射光的各光强度的比率为规定值，并且基于由上述反射光测定部测定出的分别以上述第一波长和第二波长的上述反射光的各光强度，来求修正前的生长指标，并根据上述第三修正信息求出与由上述太阳角度获取部获取到的上述太阳角度、由上述太阳方向获取部获取到的上述太阳方向、由上述扩散度获取部获取到的上述扩散度、由上述测定角度获取部获取到的上述测定角度、以及由上述叶密度测定部获取到的上述叶密度对应的第三修正值，并利用上述求出的第三修正值对上述修正前的生长指标进行修正来求出上述生长指标。

这样的植物生长指标测定系统由于在求生长指标时，还考虑测定角度和叶密度，所以能够进一步高精度地测定生长指标。

该申请以在2015年5月12日申请的日本国专利申请特愿2015－97586为基础，将其内容包含于本申请。

为了表现本发明，在上述参照附图并且通过实施方式对本发明适当并且充分地进行了说明，但只要是本领域技术人员就应认识到可以容易地对上述的实施方式进行变更和/或改进。因此，本领域技术人员所实施的变更方式或者改进方式只要不是脱离权利要求书所记载的权利要求的权利范围的级别的内容，就可解释为该变更方式或者该改进方式包含于该权利要求的权利范围内。

根据本发明，能够提供植物生长指标测定装置及植物生长指标测定方法以及植物生长指标测定系统。