CN106483128A - 植物栽培支持装置和植物栽培支持方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于根据对植物的状态的评估支持植物的栽培的植物栽培支持装置(1)。所述植物栽培支持装置包括：评估单元(121)，配置为获得指示从预定位置到所述植物的至少一点的距离的距离数据，并基于所述距离数据推导植物的水分亏缺评估值，所述水分亏缺评估值指示所述植物中水分短缺的程度；以及控制单元(122)，配置为基于所述水分亏缺评估值，确定要施加到所述植物的控制，并生成要用于所述控制的控制信号。

Description

植物栽培支持装置和植物栽培支持方法

技术领域

本发明涉及一种植物栽培支持装置和植物栽培支持方法。

背景技术

存在一种称为说话式种植方法(Speaking Plant Approach，SPA)，用于自动诊断植物并控制适合于植物生长的环境条件。此技术作为通过例如记录植物的生长状况以及远程病理诊断而便于减少用于栽培的劳力、或者基于对灌溉的控制而便于实现高产量且高质量的农产品的方法，已经在近年来引起关注。

对灌溉的控制可能对水果和蔬菜有影响。例如，如果水果和蔬菜在结出果实之后无法获得充足水分，则果实的尺寸可能由于水分亏缺而减小，并且产量可能下降。然而，在中度水分亏缺下，所得到的果实将具有较高的糖含量。使用此技术的耕作方法通过对灌溉的控制生产具有高附加值的农产品。

通过上述用于生产具有较高的糖含量的果实的耕作方法，由于提高农产品的附加值，可以预期每单位面积的收入增加。然而，存在如下问题。第一个问题是灌溉的时间和量依赖于工人的经验和直觉，从而需要反复试验以及技能以执行合适的控制。第二个问题是最佳的灌溉量和时间将根据天气以及农产品的生成程度而改变，从而如果在这些因素中存在错误，则农产品可能由于极度的水分亏缺而枯萎并死亡，或者可能由于没有水分亏缺而具有质量下降的果实。

鉴于这些问题，存在一种用于使用图像输入设备获得植物叶子的投影面积、基于前一投影面积与当前投影面积的最大值的比较估计水分亏缺的状态、以及确定液体供应的时间的技术(例如，参见专利文献1)。此技术是无接触式的，因为对水分亏缺状态的估计是基于外观的。该技术具有如下优点：在引入和操作方面，比涉及对植物的破坏性测量和电极的附接的现有技术方法具有降低的难度。

然而，在上述技术中，存在如下情况：无法通过投影面积恰当地估计叶子的萎蔫。其原因如下。

第一个原因是投影面积的几何性质。换言之，如果叶子与图像平面之间形成的锐角θ为零(即，叶子变为与图像平面成水平)，则叶子的投影面积达到最大值A0，并且投影面积随着角θ变大而减小。如果假设叶子为平面并且到成像位置的距离充分大于叶子在垂直方向上的波动范围，则可以使用(θ)＝A0·cosθ来近似于投影面积A(θ)。

换言之，投影面积的一阶求导是A(θ)/dθ＝-A0·sinθ。这意味着由于1度的角度改变导致的投影面积的波动量在接近零度的角θ与接近45度的角θ之间大大不同。换言之，如果基于投影面积的改变评估萎蔫，则或许不能恰当地确定在早期阶段的萎蔫。

第二个原因是对水分亏缺的反应根据叶子的成熟度而改变。通常，幼嫩的叶子比成熟的叶子更有可能萎蔫，并且成熟的叶子比幼嫩的叶子具有更大面积。因此，随着植物生长，成熟的叶子在投影面积中的百分比增加，成熟的叶子相对地不太可能萎蔫。根据此，即使施加相同水平的水分亏缺，投影面积的改变的百分比也根据生长程度而不同。因此，成熟植物的水分亏缺可能被低估。

第三个原因是由于茂密的叶子而导致投影面积的波动量下降。换言之，当由于叶子的摇摆不定导致在图像平面上的面积占比减小并且背景的百分比相对增大时，通常发生由于叶子的萎蔫导致投影面积的减小。然而，当植物生长并且叶子生长繁茂时，从成像位置观看到的叶子之间的重叠增加。因此，即使上部的叶子由于萎蔫而下垂，已经被隐藏的下部的叶子也被看到，从而叶子的萎蔫可能不导致投影面积的改变。

本发明的至少一个实施例的目的是提供一种能够以高准确度评估植物的状态的植物栽培支持装置。

相关技术文献

[专利文献1]日本未审查专利申请公布No.2007-306846

发明内容

在实施例中，提供了一种根据对植物的状态的评估支持植物的栽培的植物栽培支持装置。该植物栽培支持装置包括：评估单元，配置为获得指示从预定位置到植物的至少一点的距离的距离数据，并基于距离数据推导植物的水分亏缺评估值，所述水分亏缺评估值指示所述植物中水分短缺的程度；以及控制单元，配置为基于水分亏缺评估值，确定要施加到植物的控制，并生成要用于该控制的控制信号。

根据本发明的实施例，可以提供一种能够以高准确度评估植物的状态的植物栽培支持装置。

附图说明

当结合附图阅读下面的详细描述时，实施例的其它目的和进一步的特征将从下面的详细描述变得显而易见，其中：

图1是描绘根据本发明的第一实施例的植物栽培支持装置的图；

图2是描绘由根据本发明的第一实施例的植物栽培支持装置执行的处理的流程图；

图3是描绘根据本发明的第一实施例的变型的植物栽培支持装置的图；

图4是描绘根据本发明的第二实施例的植物栽培支持装置的图；

图5是描绘由根据本发明的第二实施例的植物栽培支持装置执行的处理的流程图；以及

图6是描绘由根据本发明的第三实施例的植物栽培支持装置执行的处理的流程图。

具体实施方式

下面，将参考附图详细描述本发明的实施例。在附图中，对相同的组成元件赋予相同的参考标号，并且可以省略冗余描述。在下面的描述中，水和肥料可以统称为“营养液”，并且用营养液喂养植物的动作可以称为“液体供应”。

<第一实施例>

图1是描绘根据本发明的第一实施例的植物栽培支持装置1的图。参考图1，植物栽培支持装置1是用于基于对植物的状态的评估支持植物的栽培的装置。植物栽培支持装置1包括计算机10和距离传感器20作为主要构成元件。虽然在图1中分开地图示计算机10和距离传感器20，可以将这些元件以集成方式部署在单个箱体(case)中。例如，距离传感器20可以包括内置计算机，并且距离传感器20中包括的内置计算机可以被配置为具有计算机10的功能。另外，植物的状态包括叶子的萎蔫、水分亏缺的程度、生长水平等。

计算机10包括接口11、算术单元12以及存储单元13。接口11、算术单元12以及存储单元13经由总线14互连。计算机10例如可以是个人计算机(PC)。

接口11具有与距离传感器20通信的功能。算术单元12例如是中央处理单元(CPU)，并且包括评估单元121和控制单元122。存储单元13包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。存储单元13可以包括非易失性存储器，诸如，硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)等。例如，当为CPU的算术单元12与RAM合作地执行存储在ROM中的程序时，实施评估单元121和控制单元122的功能。

距离传感器20被配置为能够与计算机10的接口11通信。该通信可以是有线通信或无线通信。距离传感器20可以例如以预定时间间隔、或者响应于来自计算机10的指令，获得指示到作为拍摄对象的植物500的距离的距离数据。

距离传感器20可以采用使用聚焦法、被动立体等的被动传感器(单目相机、立体相机等)。此外，距离传感器20可以采用使用飞行时间(TOF)、主动立体等的主动传感器(光学雷达、投影仪相机***等)。此外，距离传感器20可以配置有多个相同类型的传感器、或多种类型的传感器。

优选地采用单目相机或立体相机作为距离传感器20，因为与用于检测从主动距离传感器发出的光的反射的方法相比，日光(外部光)的影响减小。

经由接口11将由距离传感器20获得距离数据发送至计算机10并存储在存储单元13中。由算术单元12从存储单元13读取所存储的距离数据。评估单元121获得距离数据，基于所获得距离数据估计植物500的水分亏缺状态，并推导水分亏缺评估值。水分亏缺评估值是指示植物中水分短缺程度的评估值。

控制单元122基于由评估单元121推导的水分亏缺评估值，确定要施加到植物500的控制，并生成要用于该控制的控制信号。例如，控制单元122确定对植物500的液体供应的必要性，确定液体供应作为要施加到植物500的控制，并生成要用于该液体供应的控制信号。

计算机10被配置为可连接至报告单元70。如果控制单元122确定液体供应是必要的，则将由控制单元122生成的控制信号传送至报告单元70，使得报告单元70可以报告该液体供应是必要的。

例如，可以通过用于使蜂鸣器发声的方法、或用于打开旋转灯的方法来实现对于液体供应的必要性的报告。此外，可以通过用于经由邮件或电话连接预先设置的联系地址的方法来实现对于液体供应的必要性的报告。替代地，可以使用专用于智能电话的应用、而非邮件或电话，在视觉上执行必要性的报告。

计算机10被配置为可连接至记录介质安装单元80。在记录介质安装单元80上，可以可拆卸地安装其中存储要由算术单元12执行的程序的记录介质。可以安装在记录介质安装单元80上的记录介质的示例包括通用串行总线(USB)存储器、SD存储器、光盘(CD)、数字通用盘(DVD)以及蓝光盘(BD)。然而，可以经由网络将要由算术单元12执行的程序下载到存储单元13，而不使用记录介质安装单元80。

虽然可以将距离传感器20部署在任何位置，只要距离传感器20可以在视角内具有植物500即可，但是，优选的是，将距离传感器20部署在几乎垂直地在植物500上方的位置。

下面，描述使用植物栽培支持装置1的植物栽培支持方法。图2是描绘由根据本发明的第一实施例的植物栽培支持装置1执行的处理的流程图。参考图2详细描述由植物栽培支持装置1执行的处理。

首先，在步骤S101中，计算机10从距离传感器20获得距离数据。具体地，算术单元12内的评估单元121在预定时间获得指示从距离传感器20到植物500的距离的距离数据。例如，如果使用立体相机作为距离传感器20，则距离传感器20可以在立体相机内处理分别由构成立体相机的两个相机拍摄的两个图像，使得将两个图像转换为距离数据。在此情况下，算术单元12内的评估单元121获得在立体相机内转换的距离数据。

另外，预定时间是指例如当从计算机10接收触发信号时的时间。此外，预定时间可以是基于预先设置的时间、或者时间间隔确定的时间。替代地，距离传感器20可以生成触发信号(距离传感器20可以自己确定预定时间)。

在步骤S101中，可以获得指示从预定位置(在该预定位置部署距离传感器20)到植物500的至少一点的距离的距离数据。换言之，可以从空间中的仅一点或从多个点获得距离数据。此外，可以将从空间中的多个点获得的距离数据的集合整合并转换为代表值(平均值、中值、标准偏差等)，并且可以使用该代表值。下面，作为示例，描述从空间中的多个点获得距离数据的情况。

接下来，在步骤S102中，计算机10基于距离数据估计水分亏缺状态。具体地，算术单元12内的评估单元121基于从距离传感器20获得的距离数据估计植物500的水分亏缺状态，并推导水分亏缺评估值。用于从距离数据估计水分亏缺状态的方法的示例包括以下。

第一示例是基于校准曲线的估计。换言之，使用诸如破坏性测量方法的方法，预先测量植物的水分亏缺状态。然后，将通过同时测量该同一植物而获得的距离数据与水分亏缺状态相关联，以描画校准曲线。通过使用此校准曲线，可以基于在给定时间关于特定植物的距离数据估计水分亏缺状态。

第二示例是基于距离的改变量的估计。换言之，在估计水分亏缺状态的时间之前的预定时间范围内，从距离数据提取在未发生萎蔫的状态中距离数据的代表值D0。通过将此代表值D0与距离数据在给定时间的代表值Dt相比较，计算指示叶子的萎蔫程度的萎蔫率。比较方法的示例包括用于获得D0与Dt的比的方法、以及用于获得D0与Dt之间的差的方法。基于此萎蔫率，可以例如使用与如上所述相同的过程中创建的校准曲线，估计水分亏缺状态。

第三示例是基于三维形状的估计。换言之，基于在空间上获得距离数据，在三个维度中恢复整个植物的形状以及叶子的形状。使用此三维形状估计水分亏缺状态。在此情况下，必须在使得可以在三个维度中恢复整个植物的形状和叶子的形状的程度上，详细获得距离数据。

如果使用整个植物的形状，则存储在未发生萎蔫的状态中的整个植物的标准形状，使得可以基于从标准形状改变的程度估计叶子的萎蔫程度。在这种方法的一个示例中，将在未发生萎蔫的状态中的树冠的宽度和体积设置为标准形状，并且，使用预先创建的校准曲线，将树冠在当前时间的宽度和体积的百分比转换为叶子的萎蔫程度。

此外，如果使用叶子的形状，则获得叶子相对于水平面的倾斜，使得可以基于倾斜的大小估计叶子的萎蔫程度。

无论是使用整个植物的形状、还是使用叶子的形状，都可以从获得的叶子的萎蔫程度、以及预先设置的叶子的萎蔫程度与水分亏缺状态之间的对应关系，估计水分亏缺状态。

另外，如上所述估计的水分亏缺状态可以是要用作对植物的水分亏缺状态的指示的指标。不需要获得施加到植物的水分亏缺的严格值。

从距离传感器20获得的距离数据除了包括到植物的距离之外，还可以包括不仅到地面、而且还到诸如杆或引导线的农业用具的距离作为噪声。如果使用与噪声混合的这样的距离数据估计水分亏缺状态，则估计结果可能具有较大误差。因此，如需要，则期望去除这样的噪声。

例如，可以基于距离传感器20的高度计算到地面的距离，使得可以去除对应于地面的距离数据。此外，可以通过除去在不存在植物的状态中预先获得的距离数据、与包括植物的距离数据之间的差，去除到农业用具的距离。

此外，可以基于来自由相机拍摄的图像的颜色和形状的特性指定除了该植物之外的物体，并且可以从距离数据选择性地排除对应于此物体的数据。此方法自然可以施加到采用相机的距离传感器，但是，如果将相机添加至距离传感器，则此方法当然也可以施加至该没有相机的距离传感器。

接下来，在步骤S103中，计算机10基于水分亏缺状态确定液体供应的必要性。具体地，算术单元12内的控制单元122基于由评估单元121在步骤S102中估计的水分亏缺状态，确定对植物500的液体供应的必要性。例如可以基于水分亏缺状态是否超过预先设置的阈值，确定液体供应的必要性。

在步骤S103中，如果液体供应被确定为是必要的(是)，则处理进行至步骤S104。如果液体供应未被确定为是必要的(否)，则处理进行至步骤S105。

在步骤S104中，报告单元70执行预定报告。换言之，如果控制单元122确定液体供应是必要的，则算术单元12将信息传送至报告单元70，并且报告单元70报告液体供应是必要的。液体供应的报告的具体示例如上所述。

步骤S101至S104是在距离数据的单次获取中执行的系列处理。当这些步骤完成时，在步骤S105中确定是否结束控制。如果在步骤S105中确定控制结束(是)，则控制结束。如果在步骤S105中未确定控制结束(否)，则处理返回至步骤S101，并且，在预定时间、或在预定时间间隔之后，重复步骤S101至S104中的处理。

在上述描述中，在没有特殊机制的情况下直接观察植物500。然而，可以将标记等附加至植物500，以便使用距离传感器20更稳定地且以更高准确度获得距离数据。例如，如果距离传感器20采用其中使用光从拍摄对象的反射的光学雷达或投影仪相机***，则可以使用用于用在入射方向上反射光的反光材料涂覆植物500的方法。

此外，如果距离传感器20采用使用拍摄对象的视觉图案的立体相机，则可以使用用于将球形标记或其中将几何图形相结合的标记附加至植物500的方法，以便有助于检测该图案。此外，为了使距离传感器20容易地将作为拍摄对象的植物500与作为背景的地板或墙壁相区分，可以用具有与植物500不同的颜色的纸张覆盖背景。

以此方式，根据第一实施例的植物栽培支持装置1可以通过使用距离传感器20观察植物500的外观在时间上的改变，以提高的准确度评估植物500的状态。更具体地，植物栽培支持装置1可以使用从部署在植物500上方的距离传感器20获得的、关于到植物500的特定区域(诸如叶子或茎)的距离的信息，以非接触方式以提高的准确度评估植物500的水分亏缺状态，使得植物栽培支持装置1可以支持植物栽培。

换言之，通过使用距离传感器20，可以将植物500的外观的改变确定为从距离传感器20到植物500的距离的改变。由于叶子的萎蔫而导致的叶子的摇摆不定导致从距离传感器20到叶子的平均距离增大。因此，通过追踪到叶子的平均距离的在时间上的改变，可以估计叶子的萎蔫程度以及作为萎蔫的因素的水分亏缺的大小。另外，距离传感器20直接观察叶子的形状的改变，使得如在背景技术中所述使用投影面积的方法的问题不发生。

此外，通过确定水分亏缺的大小，可以恰当地确定灌溉的量以及时间。在农场的一般植物栽培中，在预定时间执行预定量的灌溉。然而，由于由环境因素和植物的生长状况导致的植物的水分亏缺状态，灌溉的最佳量和灌溉时间每天都不同。如果给予的水多于所必要的，则水可能扩散和浪费而未被植物吸收，或者可能留在土壤中以成为根腐病的原因。相反，如果仅给予不满足必要水平的水，则植物可能枯萎并死亡。

植物栽培支持装置1通过实时确定植物500的水分亏缺状态并且在恰当时间以必要量执行灌溉以解决水分亏缺，可以实现根据栽培目的的最佳灌溉控制。换言之，可以通过使用水分亏缺评估值，恰当地控制灌溉或肥料的量和时间，从而可以稳定且容易地生产具有高产量和高质量的农产品。此外，可以通过当水分亏缺满足预定准则时进行报告，支持恰当的液体供应控制并防止营养液的过量或不足。

另外，虽然植物栽培支持装置1包括计算机10和距离传感器20作为构成元件，但是植物栽培支持装置1可以仅配置有计算机10。在此情况下，计算机10从与计算机10分开地准备的距离传感器获得距离数据，并且计算机10例如基于所获得距离数据推导植物500的水分亏缺评估值。

<第一实施例的变型>

在第一实施例的变型中，算术单元12推导距离数据。另外，在第一实施例的变型中，可以省略与在已经描述的实施例中相同的构成元件的描述。

图3是描绘根据本发明的第一实施例的变型的植物栽培支持装置1A的图。参考图3，根据第一实施例的变型的植物栽培支持装置1A与根据第一实施例的植物栽培支持装置1(参见图1)的不同在于：算术单元12包括距离数据推导单元123。

距离数据推导单元123具有从距离传感器20获得距离信息的功能，并基于所获得的距离信息推导距离数据，其中距离信息是推导距离数据所必要的。换言之，在植物栽培支持装置1A中，距离传感器20仅获得推导距离数据所必要的距离信息，并将距离信息传送至计算机10。然后，计算机10的算术单元12内的距离数据推导单元123基于从距离传感器20获得的距离信息，推导距离数据。

例如，如果距离传感器20采用立体相机，则在图2的步骤S101中将由构成立体相机的相应两个相机拍摄的两个图像作为距离信息而传送至计算机10。计算机10的算术单元12内的距离数据推导单元123基于包括距离信息的两个图像推导距离数据。

以此方式，距离传感器20自己可以推导距离数据。替代地，距离传感器20可以获得推导距离数据所必要的距离信息，并且距离数据推导单元123可以基于由距离传感器20获得的距离信息推导距离数据。

另外，植物栽培支持装置1A可以仅配置有计算机10。在此情况下，计算机10从与计算机10分开地准备的距离传感器获得距离信息，并且计算机10推导距离数据，其中距离信息是推导距离数据所必要的。然后，计算机10例如基于所推导的距离数据推导植物500的水分亏缺评估值。

<第二实施例>

在第二实施例中，植物栽培支持装置2包括液体供应单元30。另外，在第二实施例中，可以省略与在已经描述的实施例中相同的构成元件的描述。

图4是描绘根据本发明的第二实施例的植物栽培支持装置2的图。参考图4，根据第二实施例的植物栽培支持装置2与根据第一实施例的植物栽培支持装置1(参见图1)的不同在于：植物栽培支持装置2包括液体供应单元30。此外，计算机10的接口11被配置为能够与距离传感器20和液体供应单元30通信。

距离传感器20例如以预定时间间隔或者响应于来自计算机10的指令，获得指示到作为拍摄对象的植物500的距离的距离数据。经由接口11将所获得距离数据发送至计算机10并存储在存储单元13中。从存储单元13读取所存储的距离数据，并且由算术单元12处理该距离数据，从而确定液体供应的必要性。如果液体供应是必要的，则确定液体供应的量(供应液体的量)以及时间。

在执行液体供应的时间，算术单元12经由接口11向液体供应单元30报告液体供应量。响应于从计算机10接收报告，液体供应单元30向植物500供应具有指定量的液体。

下面，描述使用植物栽培支持装置2的植物栽培支持方法。图5是描绘由根据本发明的第二实施例的植物栽培支持装置2执行的处理的流程图。参考图5详细描述由植物栽培支持装置2执行的处理。

首先，执行与图2的步骤S101至S103相同的处理。然而，在步骤S103中，算术单元12内的控制单元122使用预先设置的液体供应量和液体供应时间，确定液体供应的必要性。此外，如果算术单元12内的控制单元122还确定液体供应量和液体供应时间，则控制单元122可以参考将预先设置的水分亏缺状态与液体供应量和液体供应时间相关联的表，并确定液体供应量和液体供应时间。

在步骤S103中，如果液体供应被确定是必要的(是)，则处理进行至步骤S210。如果液体供应不被确定是必要的(否)，则处理进行至步骤S105。

在步骤S210中，算术单元12内的控制单元122经由接口11将关于液体供应量和液体供应时间的信息传送至液体供应单元30。液体供应单元30基于所接收的信息向植物500供应液体。另外，控制单元122可以确定液体供应时间，并且，当该时间到来时，控制单元122可以向液体供应单元30报告液体供应量，以使得液体供应单元30立即执行液体供应。

步骤S101至S210是在距离数据的单次获取中执行的系列处理。当这些步骤完成时，在步骤S105中确定是否结束控制。如果在步骤S105中确定控制结束(是)，则控制结束。如果在步骤S105中未确定控制结束(否)，则处理返回至步骤S101，并且，在预定时间、或在预定时间间隔之后，重复步骤S101至S210中的处理。

以此方式，根据第二实施例的植物栽培支持装置2包括向植物500供应液体的液体供应单元30。控制单元122基于水分亏缺评估值，确定要施加到植物500的控制，并生成要用于该控制的控制信号。例如，控制单元122确定对植物500的液体供应的必要性，将液体供应确定为要施加到植物500的控制，并生成要用于液体供应的控制信号。液体供应单元30基于由控制单元122生成的控制信号，向植物500自动供应液体。在此情况下，控制单元122除了确定液体供应的必要性之外，还可以为植物500确定液体供应量和液体供应时间。

通过使用植物栽培支持装置2连续监测植物500的状态并确定所需水量，可以在恰当时间以恰当量自动执行液体供应。根据此，可以自动实现最佳液体供应控制。此外，通过自动化液体供应，可以防止人为错误，减少工作的劳力以及实现高质量。此外，可以以较少工人实现在巨大型农场等中的植物栽培。

另外，虽然植物栽培支持装置2包括计算机10、距离传感器20和液体供应单元30作为构成元件，但是植物栽培支持装置2可以仅配置有计算机10。在此情况下，计算机10从与计算机10分开准备的距离传感器获得距离数据，并且计算机10例如基于所获得的距离数据推导植物500的水分亏缺评估值。此外，将信息传送至与计算机10分开准备的液体供应单元30，并且执行液体供应。

<第三实施例>

在第三实施例中，根据第二实施例的植物栽培支持装置2用于自动确定液体供应量和时间。另外，在第三实施例中，可以省略与已经描述的实施例中相同的构成元件的描述。

图6是描绘由根据本发明的第三实施例的植物栽培支持装置2执行的处理的流程图。参考图6详细描述由植物栽培支持装置2执行的处理。

首先，执行与图2的步骤S101至S102相同的处理。接下来，在步骤S310中，计算机10基于距离数据估计生长程度。具体地，算术单元12内的评估单元121基于距离数据估计植物500的生长程度，并推导指示植物500的生长状态的生长评估值。

换言之，随着植物500的高度根据生长而增加，从距离传感器20到叶子的距离减小。因此，通过追踪到叶子的距离在时间上的改变，可以估计植物500的高度，即，生长程度。另外，叶子的萎蔫和植物500的生长是相对于从距离传感器20的距离在相反方向上作用的改变。然而，前者是短期改变，而后者是长期改变，从而可以容易地使用在时间轴的方向上的频率分析来区分改变。

用于基于距离数据估计生长程度的具体方法的示例包括以下。第一示例是基于校准曲线的估计。换言之，预先测量表示植物500的生长程度的高度、叶子面积等，并且将通过同时测量同一植物500而获得的距离数据与这些项相关联以描画校准曲线。通过使用此校准曲线，可以在给定时间基于距离数据估计生长程度。

第二示例是基于距离的估计。换言之，通过从预定时间范围中的距离数据推导代表值，可以估计植物的高度并使用其作为生长程度的标准。

第三示例是基于三维形状的估计。换言之，基于在空间上获得的距离数据，在三个维度中恢复整个植物的形状和叶子的形状。从三维形状，估计树冠的宽度和体积以获得生长程度。

另外，如上所述估计的生长程度可以是要用作指示的指标。不需要获得生长的严格值。

此外，虽然在图6的流程图中每次获得距离数据时都估计生长程度，但是估计不限于此。因为植物的生长是在比叶子的萎蔫更长的时间间隔中发生的现象，所以可以例如一天估计一次生长程度，并且，可以使用同一值直到下次估计为止。此外，期望在当未发生叶子的萎蔫时的时间估计生长程度。

接下来，执行与图2的步骤S103中相同的处理。然而，在步骤S103中，期望根据植物的生长程度改变液体供应量和时间。例如，通过预先创建将这些项相关联的表并参考此表，可以确定液体供应量和时间。此外，可以根据估计的生长程度改变肥料。例如，如需要，则可以通过控制在准备营养液时混合的水和肥料的量和类型，向植物供应适合于生长阶段的营养液。

在步骤S103中，如果液体供应被确定是必要的(是)，则处理进行至步骤S210。如果液体供应未被确定是必要的(否)，则处理进行至步骤S105。

步骤S101至S210是在距离数据的单次获取中执行的系列处理。当这些步骤完成时，在步骤S105中确定是否结束控制。如果在步骤S105中确定控制结束(是)，则控制结束。如果在步骤S105中未确定控制结束(否)，则处理返回至步骤S101，并且，在预定时间、或在预定时间间隔之后，重复步骤S101至S210中的处理。

以此方式，在根据第三实施例的植物栽培支持装置2中，除了推导水分亏缺评估值之外，评估单元121还基于距离数据推导指示植物500的生长状态的生长评估值。此外，控制单元122基于由评估单元121推导的水分亏缺评估值和生长评估值，确定要施加到植物500的控制(液体供应量和时间)，并生成要用于该控制的控制信号。

换言之，植物栽培支持装置2总是监测作为观察对象的植物500，并根据植物500的生长程度确定液体供应量和时间。因此，可以控制灌溉量、时间以及甚至肥料的量和类型，从而可以在每个生长阶段中实现最佳液体供应控制。

最佳灌溉量和灌溉时间根据植物500的生长状况而不同。即使施加相同水平的水分亏缺，不成熟的植物和成熟的植物也在尺寸上不同。因此，容易想象所需水量不同。鉴于此，可以通过总是确定植物500的生长状况，实现比相关技术更恰当的灌溉控制。

此外，在植物栽培支持装置2中，控制单元122可以基于生长评估值(根据植物500的生长程度)确定关于应当由液体供应单元30施加到植物500的营养液的类型或浓度的信息，并且可以生成包括所确定的信息的控制信号。根据此，可以根据植物500的生长阶段供应恰当类型的肥料或具有该浓度的营养液。

<第四实施例>

在第四实施例中，在第一至第三实施例中的生长点附近，观察区域是有限的。另外，在第四实施例中，可以省略与在已经描述的实施例中相同的构成元件的描述。

在第一至第三实施例中，基于有关整个植物的距离数据估计水分亏缺状态。然而，估计不限于此。幼嫩的叶子比成熟的叶子更有可能由于水分亏缺而萎蔫。因此，如果将幼嫩的叶子设置为评估萎蔫的目标，则预期比整个植物更早地且以更高准确度检测水分亏缺。

因此，第四实施例在估计水分亏缺状态时关注于生长点的周围。例如，从距离数据，仅选择有关植物的生长点周围的数据，并且基于改变估计水分亏缺状态。换言之，虽然在其它实施例中评估整个植物的叶子的萎蔫，但是在第四实施例中仅评估上部的叶子的萎蔫。

具体地，因为在植物的相对高的部分中存在幼嫩的叶子，所以在距离数据中仅使用对应于植物的相对高的部分的距离数据的一部分，推导水分亏缺评估值等。用于选择对应于相对高的部分的距离数据的方法的示例包括以下。

第一示例是基于高度的绝对值的选择。例如，使用例如第三实施例中描述的方法估计该植物的高度，从而可以提取根据植物的高度预先确定的垂直位置的范围内的距离数据。

第二示例是基于距生长点的距离的选择。换言之，从在空间上获得距离数据确定植物的形状，并且将最高部分处置为生长点。然后，在垂直方向上设置从生长点的高度起的预定范围，并且选择该范围中包括的距离数据。使用如上所述提取的关于生长点周围的幼嫩叶子的距离数据，从而例如在图6的步骤S102中估计水分亏缺状态。

以此方式，根据第四实施例，评估对象限于最有可能由于萎蔫而在外观上具有改变的生长点的周围。根据此，与其它实施例相比，可以以更高准确度和更高灵敏度估计水分亏缺状态和生长程度，从而可以确定最佳液体供应量和液体供应时间。

虽然优选实施例如上所述，但是本发明不限于上述实施例，而是可以将各种类型的修改和替换添加到上述实施例，而不偏离权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种用于根据对植物的状态的评估支持植物的栽培的植物栽培支持装置，所述植物栽培支持装置包括：

评估单元，配置为获得指示从预定位置到所述植物的至少一点的距离的距离数据，并基于所述距离数据推导所述植物的水分亏缺评估值，所述水分亏缺评估值指示所述植物中水分短缺的程度；以及

控制单元，配置为基于所述水分亏缺评估值，确定要施加到所述植物的控制，并生成要用于所述控制的控制信号。

2.如权利要求1所述的植物栽培支持装置，

其中，所述评估单元在所述距离数据之中仅使用对应于所述植物的相对高的部分的距离数据的一部分，推导所述水分亏缺评估值。

3.如权利要求1或2所述的植物栽培支持装置，

其中，除了推导所述水分亏缺评估值之外，所述评估单元还基于所述距离数据推导指示所述植物的生长状态的生长评估值，并且

其中，所述控制单元基于所述水分亏缺评估值和所述生长评估值，确定要施加到所述植物的所述控制，并生成要用于所述控制的控制信号。

4.如权利要求1至3中任一项所述的植物栽培支持装置，还包括：

液体供应单元，配置为向所述植物供应液体，

其中，所述控制单元基于所述水分亏缺评估值确定由所述液体供应单元供应到所述植物的所述液体的供应量，并生成包括所述供应量的所述控制信号，并且

其中，所述液体供应单元基于所述控制信号，向所述植物供应所述液体。

5.如权利要求3所述的植物栽培支持装置，还包括：

液体供应单元，配置为向所述植物供应液体，

其中，所述控制单元基于所述生长评估值确定关于由所述液体供应单元供应到所述植物的所述液体的类型或浓度的信息，并生成包括所述信息的所述控制信号，并且

其中，所述液体供应单元基于所述控制信号，向所述植物供应所述液体。

6.如权利要求1至5中任一项所述的植物栽培支持装置，还包括：

距离传感器，配置为测量到所述植物的至少一点的距离，并推导所述距离数据。

7.如权利要求1至5中任一项所述的植物栽培支持装置，还包括：

距离传感器，配置为测量到所述植物的至少一点的距离，并获得推导所述距离数据所必要的距离信息；以及

距离数据推导单元，配置为基于所述距离信息推导所述距离数据。

8.如权利要求6或7所述的植物栽培支持装置，其中，以集成方式将所述评估单元、所述控制单元和所述距离传感器部署在单个箱体中。

9.一种用于根据对植物的状态的评估支持植物的栽培的植物栽培支持方法，所述植物栽培支持方法包括：

获得指示从预定位置到所述植物的至少一点的距离的距离数据，并基于所述距离数据推导所述植物的水分亏缺评估值，所述水分亏缺评估值指示所述植物中水分短缺的程度；以及

基于所述水分亏缺评估值，确定要施加到所述植物的控制，并生成要用于所述控制的控制信号。

10.如权利要求9所述的植物栽培支持方法，

其中，在所述水分亏缺评估值的推导中，在所述距离数据之中仅使用对应于所述植物的相对高的部分的距离数据的一部分，推导所述水分亏缺评估值。