Two-Dimensional LiDAR-Based Visualization of Crop Canopy Structure in Green Pepper

Abstract

施設園芸における環境制御では，温度や湿度の空間変動など環境の不均一性を考慮せずに，平均化された指標に基づいた制御が行われており，作物の生育にばらつきが生じる問題があった．これらを解決するためには，主に日照や温度・湿度などの不均一の原因となっている作物群落のキャノピー構造を可視化することが重要である．本研究では，低コストの2D LiDAR（Light Detection and Ranging）計測により，作物のキャノピー構造の可視化を試み，薄い葉や細い茎によるレーザー反射の有効性と適切なスキャン条件を検証した．機器を設置した台車を移動プラットフォームとして，圃場の畝に沿って移動させることで，畝に沿った作物のキャノピー構造を把握する．2つのLiDARの走査面を変えて用いることとし，水平スキャンにより，台車進行方向の作物及び障害物の2Dマッピング，垂直スキャンにより作物の高さ方向のスキャンを時系列的に重ねることで，3Dマッピングを行う．結果として，水平スキャンのデータは，台車の走行制御のための状況把握としては十分な精度で利用可能である．垂直スキャンのデータは，作物の高さ方向の構造を把握できることが確認された．2つのLiDARを搭載したシステムを用いて，圃場で定期的に移動計測を行うことで，作物のキャノピー構造を把握することができ，環境の不均一の要因として利用可能となることが期待される．

Plant phenotyping relevance

低コスト2D LiDARによる作物キャノピー構造の可視化手法を開発し、反射の有効性と走査条件を検証しているため、植物表現型取得が研究の中心である。

Code and data availability

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