2015 Fiscal Year Research-status Report
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26850165
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
山本 聡史 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業技術革新工学研究センター総合機械化研究領域, 上級研究員 (20391526)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ポイントクラウド / 三次元モデル / 三次元センサ / 内部品質 / 外観品質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
三次元点群（ポイントクラウド）を解析して体積を求め、腐敗果検出、空洞率測定、熟度判定などに有効な密度を簡易に推定するとともに、農産物表面の色の分布を数値化し、目視による外観選別との相関を解析することにより、外観品質の評価手法を明らかにする。本年度は、パソコンの周辺機器として普及しつつある三次元センサの中から果実の三次元モデル化に適したセンサを選定し、これを組み込んだ自動撮影装置を試作した。
ポイントクラウドを取得するためにこれまで使用してきたテレビゲームのモーションキャプチャ用の三次元センサは、対象から少なくとも0.4m以上離れて撮影する必要があり、リンゴなどの果実の詳細な凹凸形状を取得するにはデータ量が不足していた。そこで、農産物のモデル構築に適したものを選定するため、市販されている複数の三次元センサの４機種を比較した。インテル社のRealSenseは顔や手の認識が可能であり、0.2mまで対象に接近し、画像サイズがこれまでのセンサとほぼ同程度であることから、より多くの果実形状の情報を取得できると考えられた。
三次元センサにより果実全面のポイントクラウドを取得するための撮影装置を構築した。自動撮影装置は、選定した三次元センサ、ステッピングモータ２台、複動エアシリンダ５台からなり、PCで制御した。果実を上下エアシリンダの台上に置くと、最初に、台を持ち上げ、相対するエアシリンダにより果実を両側から挟み、台が下降した後、モータで果実を360°回転させた。その後、直交するエアシリンダで持ち替え、さらに回転させて最初の撮影で取得できなかった部分の情報を取得した。最後に、台を再度上昇させ、挟持していた果実を台上にリリースし、下方に降ろした。１回転約２秒で撮影し、台の上昇開始から下降終了までの果実１果当たりの撮影時間は約12秒であった。１回転につきカラー・距離・IR画像を50セット取得した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度まで、リンゴ、ナシ、スイカ、メロン、カボチャ、タマネギ、アボカド、マンゴー、ザクロなど多種多様な農産物の三次元モデルを構築するとともに、100個以上のリンゴを供試して、体積と赤道部最大径の測定精度を検証し、体積ではRMS誤差率を２％、赤道部最大径では１％程度の結果を得た。しかし、次々に新たな三次元センサが市販される中、より安価で高性能なものを用いる必要があると判断し、当初予定していた様々な野菜、果実の密度測定を行うよりも、新たなセンサを備えた自動撮影装置の製作を優先した。来年度は最終年度であるが、今年度試作した自動撮影装置により効率的にデータを取得可能な環境が整えられたことから、内部品質の重要な指標である密度と、外観品質を示す果実表面の色分布を解析し、新たな知見が得られるものと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策
これまでの進捗状況を踏まえ、残り１年間の研究期間で以下のように推進する。
自動撮影装置で得られる画像数が1回転で50枚であり、昨年までの12枚／回転から大幅に増えたことから、より多くのデータを用いて三次元モデルを精度良く構築する手法を確立する。最初に、内部品質の重要な指標である密度を算出すための体積測定精度を明らかにし、次に、外部品質の評価では、農産物の３次元モデルの形状と表面の色分布の数値化する手法を明らかにする。
次年度の研究費の使用計画
最終年度にまとめてデータを取得し、解析するため、供試する農産物の購入や本年度の成果を発表するための学会参加費及び旅費に使用し、さらに、論文投稿する際の投稿料、英文校正代、別刷り料金に使用する。
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| Causes of Carryover |
新たなセンサの選定と自動撮影装置の設計、製作に予想以上の時間を要し、本年度中に国際学会への参加や論文投稿可能な結果をとりまとめるには到らなかった結果、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度中に論文投稿を行う予定であり、その際の投稿料、英文校正費用、別刷り料金として使用する。
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Research Products
(2 results)
