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多方向ライダー計測による植物群落3次元計測法並びに植物構造・生理統合解析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H03898
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 農業環境・情報工学
研究機関東京大学

研究代表者

細井 文樹  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (80526468)

研究分担者 清水 庸  高崎健康福祉大学, 農学部, 教授 (00323486)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
キーワードライダー / リモートセンシング / UAV / SLAM / 植生 / 3次元画像 / 画像合成
研究成果の概要

ライダーによる植物計測におけるブラインドエリア削減のため、SLAMによる地上測定やUAVによる方法を検討し、測定条件や異なる移動体での比較を行なった。その結果、ブラインドエリアをより削減するための測定条件を確認した。得られた植物3次元画像から、構造情報の抽出法を検討し、葉傾斜角の自動抽出方法を開発した。3次元ライダー画像と2次元カメラ画像をコンポジットする技術を開発した。本方法により、植物のクロロフィル3次元空間分布や、葉温の3次元空間分布を得られることが示され、植物生理や生化学特性の3次元空間分布を得る方法を開発することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

3次元測定器であるライダーにより植生3次元情報を得ることは、気候変動や大気汚染などの植生への影響モニタリングにおいて極めて有効だが、ライダーのレーザーが届かないエリアであるブラインドエリアの存在がその精度に影響していた。本研究では自動運転などに使われるSLAM技術をもとに、地上、上空から多方向計測によりブラインドエリアの問題を解消しようとしたもので、本研究で得られた知見を使えば、より精度の高い植生モニタリングが可能となる。また、植生の3Dと2Dの画像を統合する技術を開発し、これにより植物の生理的な情報の3次元空間分布も得られ、植物の本質的特性に立脚したモニタリングの可能性を切り開いた。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Estimating 3D chlorophyll content distribution of trees using an image fusion method between 2D camera and 3D portable scanning lidar2019

    • 著者名/発表者名
      Fumiki Hosoi, Sho Umeyama, Kuanting Kuo
    • 雑誌名

      remote sensing

      巻: 11 号: 18 ページ: 2134-2134

    • DOI

      10.3390/rs11182134

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Leaf Segmentation Based on k-Means Algorithm to Obtain Leaf Angle Distribution Using Terrestrial LiDAR2019

    • 著者名/発表者名
      Kuanting Kuo, Kenta Itakura, Fumiki Hosoi
    • 雑誌名

      remote sensing

      巻: 11 号: 21 ページ: 2536-2536

    • DOI

      10.3390/rs11212536

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Estimation of tree structure parameters from video frames with removal of blurred images using machine learning2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Itakura, Fumiki Hosoi
    • 雑誌名

      農業気象

      巻: 74 号: 4 ページ: 154-161

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-18-00003

    • NAID

      130007496635

    • ISSN
      0021-8588, 1881-0136
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 移動型スキャニングライダーによる樹高測定に必要な移動距離の算出および地上および高所からの 3 次元画像の位置合わせによる樹高測定2018

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,鎌倉以直,細井文樹
    • 雑誌名

      Eco-Engineering

      巻: 30 号: 1 ページ: 7-14

    • DOI

      10.11450/seitaikogaku.30.7

    • NAID

      130006327394

    • ISSN
      1347-0485, 1880-4500
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ライダーおよび SfM を用いた地上における植生の 3 次元計測手法の比較研究2018

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,鎌倉以直,細井文樹
    • 雑誌名

      Eco-Engineering

      巻: 30 号: 1 ページ: 15-20

    • DOI

      10.11450/seitaikogaku.30.15

    • NAID

      130006327393

    • ISSN
      1347-0485, 1880-4500
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 動的輪郭モデルを用いた植物と画像背景の分離および転移学習による植物分類2018

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,細井文樹
    • 雑誌名

      生態工学

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007419637

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automatic each tree detection and canopy segmentation from three-dimensional point cloud images obtained from ground-based lidar2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Itakura, Fumiki Hosoi
    • 雑誌名

      Journal of Agricultural Meteorology

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 手持ちおよび車載された LIDAR を用いた樹幹直径の推定に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,鎌倉以直,細井文樹
    • 雑誌名

      Eco-Engineering

      巻: 29 号: 4 ページ: 107-113

    • DOI

      10.11450/seitaikogaku.29.107

    • NAID

      130006192013

    • ISSN
      1347-0485, 1880-4500
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Automatic measurement of tree structure using machine learning2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Itakura, Fumiki Hosoi
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural Meteorology 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自動セグメンテーションによる植物の葉面積、葉傾斜角の推定2018

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,細井文樹
    • 学会等名
      農業施設学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Automatic individual tree detection and canopy segmentation from three-dimensional point cloud images obtained from ground-based lidar2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Itakura, Fumiki Hosoi
    • 学会等名
      The Remote Sensing Society of Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 画像解析を用いた葉の自動分離による葉面積、葉傾斜角の推定2018

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,細井文樹
    • 学会等名
      生態工学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習を利用したブレ検出による、動画からの植物構造の推定2018

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,細井文樹
    • 学会等名
      生態工学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 動的輪郭モデルを用いた植物と画像背景の分離および転移学習による植物分類2018

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,細井文樹
    • 学会等名
      農業食料工学会関東支部
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マルチプラットフォームライダーによる樹木構造計測2018

    • 著者名/発表者名
      細井文樹, 潘 洋, 板倉健太
    • 学会等名
      日本農業気象学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Automatic leaf segmentation in 3D plant images for estimating leaf area and leaf inclination angle.2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Itakura, Fumiki Hosoi
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural Meteorology (ISAM)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 手持ちおよび車載されたLIDARを用いた樹幹直径の推定に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,鎌倉以直,細井文樹
    • 学会等名
      生態工学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Calculation of moving distance when measuring tree height using portable scanning lidar and tree height measurement by using registration of images obtained on the ground and high places2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Itakura,Icyoku Kamakura, Fumiki Hosoi
    • 学会等名
      International society of Paddy and Water Environment Engineering (Pawees)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ライダーおよびSfMを用いた地上における 植生の3次元計測手法の比較研究2017

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,鎌倉以直,細井文樹
    • 学会等名
      農業気象学会関東支部例会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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