Development of a Method for Quantitative Evaluation of Plant Shape Using 3D Measurement and 3D Models

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06316
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: Okayama Tsuyoshi 茨城大学, 農学部, 教授 (90575226)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 望月 佑哉 茨城大学, 農学部, 講師 (30805007)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ３次元計測 / ３次元点群 / イチゴ / 深度センサ / パラメトリックモデル / フォトグラメトリ

Outline of Final Research Achievements

This study developed a method to quantitatively evaluate the growth and morphology of strawberries by combining 3D measurement technology with computer graphics (CG). We collected 3D data of strawberries using depth sensors and photogrammetry and constructed realistic 3D models. While depth sensors can measure even at night, they have issues with fine shape reproduction and data acquisition obstructions caused by occlusions. On the other hand, photogrammetry captures detailed shapes from multiple angles and also gathers color information, enabling the construction of more realistic 3D models. We used parametric and rigging models to adjust the shapes to match actual plants, enabling dynamic representation of the plants.

Free Research Field

農業環境工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

この研究の学術的意義は、イチゴ植物を対象に、深度カメラとフォトグラメトリ技術を用いて３次元計測を行い、それぞれの手法の計測結果を比較検討し特性を評価した点と、その３次元情報を基に、イチゴ植物の動的3次元モデルを開発したことである。3次元モデルは、植物の成長プロセスやストレス応答を視覚的に理解するための新たなツールとなり得る。社会的意義としては、水ストレスの早期検出技術が農業生産の効率化に寄与し、持続可能な農業の実現を促進する。また、この技術は教育と研究の向上にも貢献し、学術界や産業界における新たなコラボレーションの機会を提供する。