以前，就植物的基因功能分析而言，推进这样的基因功能分析，即 对改变了基因排列中所关注的遗传信息的植物，改变环境条件(例如日 照时间等)来进行生长的观察，计测生长过程中形态变化的差异或生长 后的植物个体的叶或整体形状或叶或根等的颜色差异等，并根据结果来 确定基因的功能。
近年来，阐明植物的庞大的基因信息，推进针对得到的庞大基因信 息的功能分析。为此，就生长过程中的形状或颜色差异或变化状态而言， 对于包括人眼难以判别的小的变化的生长过程的全部，重要的是包罗万 向地无遗漏地进行计测。
以前，每次计测生长过程时，例如通过以一天一次或几天一次的一 定间隔的计测作业，来实施对使基因信息和环境条件变化时的生长过程 的观察。在人工进行计测的情况下，对观察对象的关注部位例如根的长 度或叶的大小或生长方向角度等容易定量化的部位，实施生长记忆。此 时，通常以一天或一天以上的间隔等长期间间隔进行计测，执行着眼于 大变化的计测方法。实际上，推进基于这种方法的实验的研究，结果， 以论文或学会上发表等形式公开。
作为自动执行生长记忆的方法，有使用摄影机的、基于图像的监视 装置。在专利文献1(特开平6-138041)中，提议监视植物的生成长状 态是否良好的装置。在该装置中，使用摄影机，用图像摄取苗的生长状 态，评价摄取的图像，并自动判别生育状态的好坏。
另外，作为使用摄影机的自动存储装置，拍摄的对象领域不同，存 在监视被监视者或被监视物的领域。在该监视的领域中，提议如下装置， 以执行可疑者或可疑物的判定为目的，在构成监视对象的区域中，以一 定间隔或连续使用摄影机摄取图像，通过图像处理来评价摄取时间相邻 的多幅图像间的差分信息，在有变化的时刻进行警告。
作为监视装置的方案，有专利文献2(特开平11-110530号公报)。 其中，提议评价以时间序列摄取的图像间的变化，根据该评价值，使图 像的存储间隔动态变化，减少图像的存储容量。在这种监视装置中，为 了评价形状变化，对处理图像摄取时间的前后两个或多个图像进行评 价，所以使用数小时或数分钟等较短时间中取入的图像，故不受摄影机 的动作误差或固定摄影机的工作台或装置自身的振动等引起的对象的 角度变化的影响。
在上述专利文献1的生长监视装置中，提议与事先知道的植物的生 长过程相比较，判别与事先知道的生长状态相比的生长状态的好坏。
另外，在非专利文献1-5中，提议搬运栽培植物体的容器，并接连 不断地在摄影机前面摄取图像的摄取装置。
并且，在专利文献3(特开2003-50996号公报)中，提议在拍摄时 栽培植物体的容器中安装位置检测用的标记，检测所拍摄的图像内的标 记位置，并以该物理位置为基准来进行图像的补偿。
专利文献1：特开平6-138041号公报。
专利文献2：特开平11-110530号公报。
专利文献3：特开2003-50996号公报。
非专利文献1：学会发表：Tanabata，T.，Ishizuka，T.，Takano，M.， Shinomura，T.，The rice growth monitoring system for the phenotypic functional anaysis，The 10th International Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology，Edmonton，Canada，Proceedigns p.67，August 3-7， 2002。
非专利文献2：学会志解说记事：七夕高也，石塚徹，篠村知子， 基因功能分析中的图像处理系统，电子信息通信学会志，86：945-948， 2003。
非专利文献3：学会发表：石塚徹，七夕高也，篠村知子，生育自 动监视系统的开发，第26次日本分子生物学会年会，program、讲演要 旨集，p.1011，2003。
非专利文献4：学会发表：Ishizuka T，Tanabata T，and Shinomura T， Rice growth imaging system for phenotypic functional analysis from middle seedling to mature plant，Proceedings of International Genetic Resources Workshop on the Genus Oryza.pp.81-83，2003
非专利文献5：Web公开记事：Tanabata T.，Ishizuka T.，Shinomura T.， The Rice Growth Monitoring System for The Phenotypic Functional Analysis， http：//www.gs.dna.affrc.go.jp/SY-1108/，2003/08/16
为了不遗漏地取得植物的生长过程信息，在以前基于人工的观测方 法中，有可能漏掉植物生长过程中的微小差异或变化。此外，以基于人 工的作业为主、对数量庞大的遗传信息进行功能分析需要大量的时间， 该分析所花费的工本费成本也巨大。
作为针对这些问题的解决方法，提议使用摄影机的图像取得装置， 提议使用图像取得装置来记忆生长，根据汇集的图像来计测生长过程中 形状的方法。
在专利文献1的生长监视装置中，仅判别生长状态的好坏，不能得 到生长状态的哪一部分差的信息。
在本发明中，实现了对多个植物体的生长图像的拍摄提供最佳的拍 摄环境。另一方面，就植物体的搬运机构而言，在对形状随着生长而大 变化的水稻等植物体实施观察时，由于搬运机构的动作恒定，所以在错 开栽培期间来观察的情况下，在一次搬运形状大的样品与小的样品时， 为了植物体不重合，必需结合大形状的样品来执行搬运动作，但其中小 的植物体的尺寸会变大，搬运机械的空间造成浪费。
这也发生于这样的情况下，即，在进行未知基因功能的分析时，观 察生长状态的完全未知的植物体的情况下，在使植物体生长的地方，在 植物体极端生长以至于大于假设的情况下，由于在由人确认该状况之 前，搬运动作仍以假设值动作，所以人必需确认状况并变更取得最佳图 像用的搬运动作。因此，在这些方式下，用于生长分析的图像取得装置 难以完全自动化。
为了进行植物的生长过程的分析，必需进行多个植物体的生长过程 的图像取得，并比较所取得的各种植物体的生长图像。在进行比较的基 础上，重要的是拍摄时的植物体的生长变化以外的要素，例如为了计测 形状，摄影机与植物体的拍摄物理位置关系条件在观察期间中始终恒 定，这对于以高水平保证计测精度而言是非常重要的项目。
针对该问题，在本发明中，通过使用所取得的图像来补偿图像间的 位置关系，来减少因搬运机构的动作中产生的搬运机构的动作误差而产 生的、摄影机与植物体的物理位置关系错位引起的计测误差要素，实现 提高计测精度。在先的专利文献1的生长监视装置中，虽可仅通过取得 图像的处理来实现，但在考虑对基因分析的应用的情况下，必需取得数 量非常庞大的植物体的图像，必需使用多个图像取得装置来取得图像。 在这种情况下，为了生长分析而进行与其它样品的正确比较时，为了使 图像间的摄影机与植物体的物理位置匹配严密，高精度进行图像取得时 的动作是重要的。

本发明的目的在于，提供一种基因功能分析用的图像取得装置构成 的植物生长分析系统，将以植物为主的生物的随着时间经过的生育过程 变化，即，将以前的人工计测或简单地应用监视装置难以得到的、从几 周至几个月以上的长期间的生育过程，连其微小的变化都能够以图像信 息的方式稳定地存储，并且，提供一种高效执行使用所取得的图像的生 长分析的分析方法。
在本发明的植物生长分析系统中，特征在于，具备用于搬运机构的 动作检测装置，搬运多个观察对象，使其在摄影机之前重复通过；使用 由摄影机取得的图像的检测装置，检测搬运机构的动作误差；和搬运控 制装置，可将检测到的搬运机构的误差量反映到搬运机构来校正动作， 将跨跃长期间的植物体的生长过程存储为图像信息，高精度地执行生长 形状变化的计测。
发明效果
根据本发明，针对以植物为主的生物随跨跃长期间的时间经过的时 间序列的形状变化，可取得以高精度的水平实施对其大小或颜色等各种 进行计测的图像。
并且，可提供一种对所取得图像的高效分析方法，并提供一种生物 的基因功能分析中用于还包含微小变化的分析的方法。
另外，在图像的取得中，即使对观察对象的大小各异的生物，也可 高效取得大量的生长的图像。
附图说明
图1是表示本发明系统的功能模块的图。
图2是表示使用本发明系统的植物生长分析方法的流程图。
图3是表示本发明系统的一实施例的示意图。
图4A是表示实施例1的图像取得装置控制部的动作流程图。
图4B是表示实施例1的图像取得装置控制部1的操作盘的结构一 例的图。
图5A是表示实施例1的图像取得动作管理部101的功能模块的图。
图5B是表示存储在实施例1的序列动作顺序存储部1014中的数据 表格1016的一例的图。
图6是表示实施例1的图像取得动作管理部101的处理动作流程的 图。
图7A是表示实施例1的拍摄序列动作处理流程的图。
图7B是表示实施例1的图像取得动作处理流程的图。
图8是表示实施例1的搬运机构9和搬运机构动作量检测部11的 结构的图。
图9A是从上面看实施例1的固定栽培容器13的环状工作台(ring table)12的图。
图9B是提取实施例1的环状工作台12与栽培容器13的关系来表 示的图。
图9C是提取实施例1的栽培容器13与位置检测用标记14来表示 的图。
图10A是表示在安装实施例1的位置检测用标记14的状态下取得 的栽培容器13的图像实例的图。
图10B是表示实施例1的作为模板图像准备的图像的图。
图10C是表示实施例1的位置检测用标记14的检测结果例的图。
图11是表示实施例1的数据处理部102的功能模块的图。
图12A是表示从实施例1的搬运机构移动量检测部11等得到的设 备移动量数据表格的实例的图。
图12B是表示检测到的标记的中心坐标的图。
图12C是表示检测到的坐标的时间序列位移量的图。
图13A是表示实施例1的搬运机构动作记录暂时存储部1025的数 据表格的实例的图。
图13B是表示实施例1的搬运机构标准动作量存储部1026的数据 表格的实例的图。
图14A是表示实施例1的图像信息存储部106的数据实例的图。
图14B是表示实施例1的分析结果存储部3的数据实例的图。
图15A是表示基于使用实施例1中取得的图像队列的模拟动画显示 的分析处理的流程图。
图15B是表示实现执行实施例1的模拟动画的显示控制部202的功 能模块的图。
图16A是表示实施例1的检测植物体前端部的流程的图。
图16B是以曲线表示基于图16A的处理的植物体的生长前端部检 测结果的图。
图16C是表示比较植物体的生长前端部的生长速度的实例的图。
图17是作为本发明系统的应用动作，表示安装栽培容器时的安装 状态的自动检查功能处理流程图。
图18是表示将本发明的装置适用于大的植物体的实施例2的系统 示意图。
图19A是表示着眼于实施例3的栽培容器13、栽培容器固定装置 94和工作台93的搬运机构的图。
图19B是表示实施例3的栽培容器固定装置94的一例的细节的图。
图19C是表示实施例3的转向架移动控制部95的一例的细节的图。
图20A是表示在工作台93上沿箭头方向搬运实施例3的不同生长 阶段栽培容器13的被观察植物的状态的图。
图20B是一起表示从图20A的状态开始、着眼的栽培容器13接近 可取得图像的区域35的状态以及之后的控制结果的图。
图21A是说明实施例3的被观察植物靠近幼苗的状态下的搬运动作 的图。
图21B是说明实施例3的被观察植物的生长了的状态下的搬运动作 的图。
图22A是表示在实施例3的相邻栽培容器13的植物体图像的一部 分进入区域35的状态下取得图像的实例的图。
图22B是说明的判定处理一例的图，所述判断处理用于检测包含实 施例3中相邻栽培容器13的植物体茂盛的叶子的一部分的状态。

下面，参照附图来说明本发明的实施例。实施例1中说明适用于被 观察植物在试管内生长等小的植物体，实施例2中说明适用于被观察植 物生长成1m以上的植物体。
(实施例1)
图1是表示本发明系统的功能模块的图。
本发明的植物生长分析系统包括长期间取得生长过程的图像的图 像取得装置100和图像分析部。所述图像取得装置100包括：图像取得 装置控制部1、取得图像的图像读取部5、图像读取部控制部6、用作拍 摄时照明的光照射单元7、光照射单元控制部8、用于进行多个植物体 搬运的搬运机构9、搬运机构控制部10、用于进行搬运状态监视的搬运 机构移动量检测部11。所述图像分析部包括：图像分析处理部201，为 了使用所取得的图像，比较各种植物的生长变化，所以对取得的图像进 行形状变化的可视化或形状变化量的计测；图像显示控制部202，用于 将分析结果处理成显示在显示装置4上的数据；用于保存分析的结果的 分析结果存储部3；和显示分析结果的显示器或打印机等显示装置4。
图像取得装置控制部1中具备：图像取得动作管理部101、图像暂 时存储部104、图像处理部105、图像信息存储部106、数据处理部102 和搬运动作数据存储部103。图像取得动作管理部101根据从数据处理 部102提供的信号，向上述图像读取部控制部6、光照射单元控制部8 和搬运机构控制部10提供控制信号。图像读取部5取得的图像信号被 保存到图像暂时存储部104中，由图像处理部105进行处理。图像处理 部105的信号，提供给数据处理部102，并经图像信息存储部106发送 到上述图像分析处理部201，按照规定的分析程序被分析。另外，从搬 运机构移动量检测部11得到的信号，被发送到数据处理部102。数据处 理部102与搬运动作数据存储部103相连接，存储搬运机构的动作状况， 并将应提供给搬运机构控制部10的程序信号和从搬运机构移动量检测 部11得到的信号所对应的、至搬运机构控制部10的信号，向图像取得 动作管理部101发送。
通过这种图像取得装置与图像分析部的结构，可实现通过以图像的 方式取得并分析大量植物的生长过程中的生长变化或每个植物体的生 长差异，并显示其结果。依次，说明各动作等。
图2是表示使用本发明系统的植物生长分析方法的流程图。
首先，在用于栽培植物的栽培容器中，播种要进行生长分析的植物 体的种子或芽(S001)。本系统的特征在于，如后所述，使搬运机构控 制部10与容器的大小吻合，执行搬运量的自动控制，能够始终实现最 佳的拍摄，故对容器大小没有限制。接着，将装载容器安装在搬运机构 9上(S002)。一旦安装完毕，则启动图像取得装置100(S003)。一旦 准备完毕，则首先执行搬运机构9的测试动作，检查容器的安装状态 (S004)。在该测试动作与检查中，虽可由手工作业来实现，但也可执 行事先定义的检查用动作，使用搬运机构移动量检测部11的信号与图 像处理部105的信号，监视其间的动作状态，从而自动进行安装检查。 在安装检查(S004)之后，判定安装状态(S006)，若安装不完全，则 再次检查安装状态(S005)，再次执行安装检查(S004)，重复上述动作， 直到安装完毕。
在安装判定(S006)结束后，进行图像取得的开始操作(S007)。 在图像取得开始后，每隔一定时间，摄取植物体的图像。图像的取得间 隔为数分钟一次或数小时一次等事先指定，并可与生长分析的目的相吻 合来自由变更。在图像取得期间，以一天一次或一周一次为单位来检查 植物个体的生长状态(S008)，判断图像取得是否结束(S009)。该生长 状态检查，可通过由人检查并判断所取得的图像的方法，或对所取得的 图像，根据图像处理部105的信号，来自动判定植物个体充满容器，并 结束。
通过使用图像处理部105的信号来自动判定，可实现图像取得的完 全自动化，具有可高效取得图像的效果。在图像取得结束的判定后，执 行结束操作(S010)，使用所取得的图像，实施生长的分析(S011)。通 过以上作业流程，可高效实施从植物体的生长的图像取得至使用所取得 图像进行的生长分析处理。
图3是表示本发明系统的一实施例的示意图。
搬运机构9在后面描述一实例的细节，将多个栽培容器13安装在 环12中，由搬运控制部10进行旋转控制。这些栽培容器13暂时静止 于容纳图像读取部5(未图示)与图像读取部控制部6(未图示)并形 成一体的摄影机15的前方，执行图像的读取。在各栽培容器13中，图 中代表地仅示出一个栽培容器13，但后述的位置检测用标记14被固定 在规定位置上。图像的读取不仅是观察对象的植物，而且还将位置检测 用标记14作为一体来执行。此时，作为拍摄用照明，在上部设置光照 射单元7。如本实施例所示，通过在上部设置光照射单元7，可降低因 栽培容器13的材质所产生的反射光的图像映入。显示取得的图像或显 示分析结果的显示装置4，连接于个人计算机16。
在本实施例中，用个人计算机16上的软件，来实现执行搬运机构 控制或图像读取部控制的图像取得装置控制部1、图像分析部2和分析 结果存储部3。因为可如此通过软件处理来实现，所以装置结构变简单， 并具有可弹性改变系统的效果。
图4A、图4B是表示图像取得装置控制部1的处理的示意图。
图4A是表示实施例1的图像取得装置控制部的动作流程图。在动 作开始后，若用户执行图像取得开始按钮操作(S101)，则执行用于由 用户设定实验条件(图像取得条件)的显示(S102)。该条件为数分钟 执行一次图像取得的、取得时间间隔或安装在搬运机构上的植物体的数 量等，与图像取得动作有关。在输入条件(S102)后，执行称作装置动 作初始位置的恢复的、装置的初始化处理动作(S103)，开始图像取得 动作(S104)。在该图像取得动作中，按照输入条件(S102)时指定的 时间进度表，执行植物体的图像取得，若判定为图像取得结束，则执行 结束动作(S106)，结束取得图像。
图4B是表示实施例1的图像取得装置控制部1的操作盘的结构一 例的图。在本例中，示出个人计算机16上的软件的实施例。操作盘的 显示画面1000除图像取得操作的开始、中断、结束的操作按钮1002外， 还具备测试动作等可选择的搬运机构动作。并且，还具备显示图像拍摄 次数或拍摄时刻等图像取得状态的图像取得状态显示画面1001，或在搬 运机构或摄影机的异常产生时发出警告的灯1003，或搬运机构或摄影机 的动作状态显示1004等装置状态的显示画面。
图5A、图5B是图像取得动作管理部101的说明图。
图5A是表示实施例1的图像取得动作管理部101的功能模块的图。 图像取得动作管理部101是实现图像取得动作(S104)中的动作的功能 块。包括：外部设备控制接口部1010，用于指示系统对所控制的搬运机 构控制部10或图像读取部控制部6等装置的控制；用于执行图像取得 时间管理的图像取得参数存储部1013；用于执行时间监视的定时器 1012；从数据处理部102取得搬运机构等装置的控制量的控制量取得部 1015；存储搬运的动作或图像取得的序列动作的步骤的序列动作顺序存 储部1014；和序列动作处理部1011，按照序列动作顺序，向外部设备 依次发送动作信号，并执行图像取得动作。
图5B是表示存储在实施例1的序列动作顺序存储部1014中的数据 表格1016的一例的图。如表格1016所示，顺序存储取得图像必需的搬 运、图像取得动作，包括装在搬运机构上的电机等的驱动部的控制或安 装的栽培容器的数量、拍摄用照明控制等安装在系统上的全部装置的动 作顺序。通过具有该存储部1014的结构，在搬运机构的结构或栽培容 器的个数产生变更的情况下，仅通过改写该存储部的内容就可变更序列 动作，所以装置结构的变更变容易。
图6是表示实施例1的图像取得动作管理部101的处理动作流程 图。
图像取得动作开始后，检查在摄影动作开始时是否未指示动作结束 (S201)，若有结束指示(S202)，则结束摄影动作。在用户通过操作盘 (参照图4B)来执行结束操作(按下实验结束按钮)时，向图像取得 动作管理部101发送动作结束的信号，来执行动作的结束指示。接着， 检查时间(S203)，若是图像取得时刻(S204)，则开始图像取得序列动 作(S205)。序列动作依照序列动作顺序存储部1014，序列动作处理部 依次执行对外部设备的动作指示。因此，参照序列动作顺序(S206)， 选择所控制的控制设备(S207)，从控制量取得部1015取得设备的控制 量(S208)。将所取得的控制量通过外部设备控制接口1010，向构成对 象的设备输出动作信号(S209)，使装置动作。在装置的动作信号输出 后，待机到装置动作结束(S210)，之后，读取下一个序列动作顺序 (S211)。若有下一个序列动作，则再次执行动作(S27)，若为序列结 束则待机，直到下一个图像取得动作时刻(S201)。
图7A、图7B是详细示出实施例1的图像取得动作中的搬运控制的 补偿处理动作与摄影动作的图。
图7A是表示实施例1的拍摄序列的动作处理流程图。
按照序列动作顺序存储部1014的存储内容，使搬运机构9动作， 将栽培容器13移动到内置图像读取部5的摄影机15的图像读取位置 (S301)。由搬运移动量检测部11取得搬运的量(S302)，执行图像取 得(S303)。由图像处理部105检测所取得的图像内的、附加于栽培容 器13上的位置检测用标记14，确定标记14的坐标位置(S304)。由数 据处理部102对检测到的坐标位置数据执行处理(S305)。数据处理部 102判定搬运位置是否在正常位置(S306)。在判定结果为否的情况下， 求出与正常位置的偏差，算出为了搬运到正常位置所必需的搬运量补偿 值(S307)，对应于算出的补偿量来使搬运机构9动作，使栽培容器13 移动(S308)。使该动作重复动作，直到搬运位置在正常位置停止，每 次都取得栽培容器13的图像(S303)。
在判定为将栽培容器13搬运到正常位置后，向存储在暂时存储部 104中之前拍摄的图像上附加图像取得日期时间等信息，并保存在图像 信息存储部106中(S309)。通过这种方式，可取得高精度保证了因使 用搬运机构时成为问题的、搬运动作时动作误差引起的、摄影机与栽培 容器的物理位置关系的图像，可高精度实现生长过程的计测。
图7B是表示实施例1的图像取得动作的处理流程图。
在图像取得动作中，因为在搬运后存在栽培容器13摇晃等现象， 所以在搬运后待机数秒左右(S311)。根据拍摄参数，执行照明的亮灯/ 熄灭控制(S312)，读取图像(S313)。将读取的图像数据传送到暂时存 储部104中进行保存(S314)。
图8是表示实施例1的搬运机构9和搬运机构动作量检测部11的 结构图。
在实施例1中，搬运机构9上设有在沿图示箭头方向旋转动作的环 状工作台12上安装了多个栽培容器13的机构的实施例。搬运栽培容器 13的环状工作台12构成为通过脉冲电机90、齿轮箱91和旋转轴92旋 转动作。旋转动作的控制，可通过响应于从搬运机构控制部10提供的 脉冲信号的脉冲电机90的转速来进行控制。在该结构具有电机的控制 量与工作台的转角的对应容易、容易控制的优点。另外，可使用直接驱 动电机来代替脉冲电机90，此时，可直接搬运工作台，不需要齿轮箱 91。此时，与脉冲电机一样，也可通过电机的转速来控制搬运控制。
为了检测搬运机构9的工作台12的移动量，在工作台12的端面位 置设置用于检测旋转量的检测片11a、和与之对应的位置检测传感器 11b。检测片11a在图中仅示出1个，但为了提高工作台12的旋转量的 检测分解能力，以相等间隔设置多个。位置检测传感器11b对应于检测 片11a的通过，产生脉冲输出，所以若计数脉冲输出，则可容易检测工 作台12的旋转量。将根据取得的图像来检测位置移动量的检测用标记 14，安装在栽培容器13上。图3中将检测用标记14装在栽培容器13 的上下，但也可以是1个。将从位置检测传感器11b或图像取得的动作 移动量的数据发送到数据处理部102，用于工作台12的旋转控制和搬运 量的补偿控制。另外，在产生动作异常时，在确定异常原因是电机的还 是工作台的原因时也是有效的。
图9A-图9C是表示实施例1的栽培容器13的固定方法与位置检测 用标记14的安装方法的一例的图。
图9A是从上面看实施例1的固定栽培容器13的环状工作台12的 图。固定栽培容器13的工作台12是由有厚度的材质构成的圆形环状工 作台。在环状工作台12的周片部开出大小可贯穿栽培容器13的主体部 的孔，将栽培容器13落入该孔中。在栽培容器13的上端部，形成比栽 培容器13的主体部粗的保持部94，保持部94不能通过栽培容器13的 主体部可贯穿的孔。因此，栽培容器13保持在环状工作台12上。在环 状工作台12中设置通过中心部的十字交叉的梁99，在交叉部与使工作 台旋转的驱动轴92固定。因此，搬运用电机的旋转运动，通过轴92使 工作台12旋转。
图9B是提取实施例1的环状工作台12与栽培容器13的关系来表 示的图。在本例中，工作台12为2级结构。因为栽培容器13的保持部 94比主体部粗，所以栽培容器13悬挂地保持在环状工作台12上。此时， 虽未图示，但也可构成上级的环状工作台12的孔与保持部94结合，以 不产生栽培容器13与环状工作台12的相对旋转。工作台12即使是环 状，也最好是植物栽培中重要的不遮光的材质、例如丙烯树脂等的材质。 并且，当将工作台形成平板时，由不遮光的材质构成是必不可少的。若 工作台12为2级结构，则具有在搬运动作时可抑制动作中栽培容器13 摇晃而旋转或左右振动的效果。
图9C是提取实施例1的栽培容器13与位置检测用标记14来表示 的图。最好在栽培容器13的上下安装位置检测用标记14。标记14的形 态中，位置检测的图像处理变容易的标记是有效的，在本实施例中，使 用图9C所示形态的标记。若最少在一个部位安装了用于检测栽培容器 13的位置的标记，则可进行检测，但如图所示，通过在栽培容器13的 上下方向等两个部位安装，可检测左右方向、旋转方向的位置误差，对 提高搬运位置的误差检测精度有效。另外，该标记14除栽培容器13外， 也可按照装置的结构直接安装在工作台12的外周面等搬运机构上。
图10A-图10C是说明使用实施例1的位置检测用检测标记的位置 检测方法的图。
图10A表示在安装实施例1的位置检测用标记14的状态下，所取 得的栽培容器13的图像实例。图像以左上为原点，定义图像的坐标。 图10B是表示实施例1的作为模板图像准备的图像的图，是与检测用标 记14相同形态的图像。图像尺寸准备与所取得的图像内的检测用标记 14吻合的大小。使用所取得的图像与模板图像，检测所取得的图像内的 模板图像的位置。该检测处理中，一般图像处理中使用的模板匹配方式 是有效的。模板匹配中，对所取得的图像内的全部坐标算出式(1)的 值，输出该值最大时的(x、y)坐标，作为检测结果。
公式(1)
$h(x,y)=\underset{j=-\delta }{\overset{j=\delta }{\Sigma }}\underset{i=-\delta }{\overset{i=\delta }{\Sigma }}\left|\right|f(x+i,y+j)-t(i,j)\left|\right|(\delta <x<W-\delta ,\delta <y<H-\delta )----\left(1\right)$
其中，h(x、y)：用于标记检测的评价系数，x，y：进行标记检测 的图像内的坐标值，i，j：模板图像内的坐标值，δ：由模板图像尺寸决 定的值，W：进行标记检测的图像宽度，H：进行标记检测的图像高度。
图10C是表示实施例1的位置检测用标记14的检测结果例的图。 此时，存在两个部位的标记，算出由式(1)得到的评价系数的上位两 个部位，作为检测结果。
图11是表示实施例1的数据处理部102的功能模块的图。
经机构移动量数据输入部1022向搬运机构动作量运算部1023输入 由搬运机构移动量检测部11检测到的机构移动量的数据。另一方面， 经图像检测结果数据输入部1024向搬运机构动作量运算部1023，输入 在图像处理部105检测到的标记位置坐标数据，并存储在搬运机构动作 量记录暂时存储部1025中。另外，将搬运机构的标准动作数据量存储 在搬运机构标准动作量存储部1026中。在搬运动作后，根据由搬运机 构移动量检测部11检测到的机构移动量的数据和图像检测结果，由搬 运机构动作量运算部1023算出为了静止在正确的搬运位置上所必需的 动作量的补偿值。算出的结果补偿与搬运机构的标准动作数据的差分， 通过设备控制量输出1020，输出到图像取得动作管理部101。根据从数 据输入部1022和1024输入的数据，在运算搬运动作量的结果变为无限 大值等不可能进行搬运动作的值的情况下，判定为搬运动作的动作异 常，通过动作异常警告输出1021，并通过显示装置4，显示或警报发生 异常。此时，当然锁定操作。
图12A-图12C是表示从实施例1的检测部、图像处理部检测的数 据实例的图。
图12A是表示从实施例1的搬运机构移动量检测部11等得到的设 备移动量数据表格的实例的图。如图12A所示，存储实际动作的日期时 间、动作时指示的电机的指示值、和结果工作台实际移动的工作台移动 量等数据。这样，可活用将从设备控制量输出1020发送的搬运指示量 与实际搬运量相对应的存储，并可活用为搬运量的补偿值计算或搬运不 顺利等产生麻烦时确定原因时的信息。
图12B是表示检测到的标记的中心坐标的图。坐标值表示以图像的 左上为原点的坐标系下的坐标值。
图12C是表示检测到的坐标的时间序列位移量的图。根据图12B 所示的坐标值，通过式(2)求出位移量。
公式2
${\delta }_i=\sqrt{{(y_i-y_0)}^2+{(x_i-x_0)}^2}---(i=\mathrm{0,1},...)----\left(2\right)$
其中，i：表示从开始构成对象的图像的图像取得起的总次数，δi： 表示第i个图像的位移量，xi、yi：表示构成对象的图像内的坐标值，x、 y0：表示i＝0的图像的标记检测结果的坐标值。
其结果，得到搬运机构的动作误差引起的图像偏移的时序变化，作 为图12C所示的曲线结果。结果，可判定是否在搬运机构的动作精度的 允许范围内。
通过如上所述执行动作状态的存储，具有可有助于检测装置异常或 算出最佳补偿值的效果。
图13A、图13B是表示实施例1的数据处理部102的暂时存储数据 的实例的图。
图13A是表示实施例1的搬运机构动作记录暂时存储部1025的数 据表格的实例的图。该数据是按时序的顺序来存储图12A、图12B中说 明的数据的表格。此时，存储全部一次搬运动作中的数据，即电机动作 量、工作台移动量和动作后检测到的标记的位置。
图13B是表示实施例1的搬运机构标准动作量存储部1026的数据 表格的实例的图。这里存储的数据就装置的全部搬运动作而言，存储装 置的搬运机构的控制量、或搬运结果的检测数据的理想值。以该数据为 基准，进行搬运控制。另外，必需对每个装置决定该数据，在装置的动 作开始前存储。搬运动作量作为标准值，仅按照该存储部的值来执行控 制，将动作后的检测数据与该存储部的值相比较，在该值不同的情况下， 其差表示搬运误差。
另外，表现为标记检测位置的误差的位移量与搬运量的对应，决定 为与装置中使用的驱动部的动作量的对应。该对应也可在搬运机构的设 计时或装置组装后执行测试动作(电机的动作量、移动量与图像的标记 检测动作)来取得。
图14A、图14B是表示实施例1的图像信息存储部106与分析结果 存储部3的存储数据的数据表格的实例的图。
图14A是表示实施例1的图像信息存储部106的数据实例的图。如 该表所示，对每个栽培容器设置流水序号(样品No.)，来对每个样品 No.进行管理。若对每个所取得的图像存储取得图像的日期时间与此时 的环境条件(温度、湿度等)，则对生长分析的信息是有效的。
图14B是表示实施例1的分析结果存储部3的数据实例的图。如该 表所示，设为追加了从图14A保存的图像信息得到的分析数据(对象物 的叶或根等的长度、角度)的数据。结果，通过结合生长的图像与分析 数据来进行管理，可边看图像边评价生长的数值数据，可高效执行分析 作业。
图15A、图15B是表示实施例1的图像分析部2中的图像分析处理 部201中的处理实例、和接受图像分析处理部201的输出的图像显示控 制部202的功能模块图。
图15A是表示基于使用实施例1取得的图像列的模拟动画显示的分 析处理的流程图。如图所示，模拟动画显示是以时间序列排列所取得的 图像20，并依次在显示装置上进行显示的处理。这样，通过动画显示所 取得的图像，可将植物的缓慢变化显示为人可识别的变化速度的变化， 得到对变化的分析的效果。图15B是表示实现执行实施例1的模拟动画 的显示控制部202的功能模块的图。用图像读入部2025依次读取所取 得的图像，在暂时存储第0存储器2024和暂时存储第1存储器2023中 交替展开图像数据。展开后的图像数据交替传送到显示用图像存储器 2022，通过显示装置接口2021，显示于显示装置4上。这样，通过使用 两个暂时图像存储器，可无闪烁地显示。以上一连串的处理由显示控制 部2020进行处理。
图16A-图16C是说明实施例1的图像分析处理部201的生长速度 计测的图。作为使用所取得的图像列的分析方法的其它实例，示出基于 前端部检测的生长速度计测的实例。
图16A是表示实施例1的对植物体前端部的检测的流程图。如图所 示，对从图像取得开始时起取得的全部图像，执行植物体的生长前端部 的检测。通过与上述式(2)相同的运算式，算出所取得的前端部坐标 从实验开始时的位移量。
图16B是用曲线表示出基于图16A的处理的植物体的生长前端部 的检测结果的图。这样，将仅用眼难以评价生长形状变化的微小的形状 变化，表现为连续的数值数据，可定量评价生长过程中的形状变化，可 定量比较多个植物体的生长差异。
图16C是表示比较植物体的生长前端部的生长速度的实例的图。在 该曲线中，将图16B所示的计测结果，通过对两个植物体分析的实例来 表示。如该实例所示，即使是最终长度大致一致的植物体A和植物体B， 也可读取在其生长过程中进行不同变化的植物体。这样，可根据多个个 体的植物体的图像取得与其分析结果来得到这种结果。
图17是作为本发明的系统应用动作，示出安装栽培容器时的安装 状态的自动检查功能处理流程图。
为了保证摄影机15与被观察植物体的物理位置精度，将栽培容器 13牢固地安装在搬运机构9上是重要的。因此，期望在安装时检查是否 将栽培容器13牢固地安装在搬运机构9上，并确认准确地固定。因此 提议确认动作处理。执行栽培容器安装(S401)，之后，执行安装确认 用动作序列(S402)。该动作最好是使动作速度比通常快的、重复动作 和停止的、有意摇晃等动作。
在执行这种动作后，执行n次通常的摄影动作(n＞1)(S403)。检 测拍摄到的n次图像中的标记坐标(S404)，求出坐标值的位移(S405)。 判定求出的位置是否在摄影动作的允许范围内(S405)。与设为目的的 分析计测精度相吻合来决定允许范围的设定。以上结果，在判定为不合 格的情况下，再次确认安装状态，再次执行检查，重复上述动作，直到 判定结果合格为止。如上所述，因为使用所取得的图像来进行安装状态 的检查，所以可执行全部动作误差要素的检查。
(实施例2)
此前，记载了在试管内生长的小植物体的实施例，但实际上还有植 物体较大、生长到1m以上的情况。本发明也可应用于这种植物体的分 析装置。在植物体大的情况下，生长的形状变化量大，所以为了取得多 个样品的生长图像，确保栽培的空间成为问题。
图18是表示将本发明的装置适用于大的植物体的实施例2的系统 示意图。对表示实施例2的系统示意图的与图3相同的结构要素，标注 相同的参照标记。将图18与图3对比可知，在实施例2中，也通过搬 运机构9如箭头所示，向搬运方向搬运栽培容器13，并在摄影机15前 面进行图像取得，在该结构上没有不同。另外，30表示植物体的生长室。
图18中，因为栽培容器13和植物大且重，所以将栽培容器13装 载在载于连动的两个搬运机构9上的工作台93上来进行搬运。设摄影 机15可相对工作台93在桌面31上前后移动。该结构可与光学设备中 使用的可动式桌面一样实现。
图18结构中的栽培容器13的搬运控制，可通过与实施例1的栽培 容器13的搬运机构相同的方法实施。追加了桌面31上的摄影机15的 搬运机构的情况下，可通过在图5A中说明的序列动作顺序存储部1014 和图11中说明的搬运机构标准动作量存储部1026的数据上，附加并存 储与摄影机15的搬运有关的数据，来实现控制。通过将搬运机构安装 在这种图像取得装置中，可在每个取得图像时都通过桌面31来控制图 像取得时的图像取得范围的设定。因此，具有可按照作为对象的栽培容 器的大小或图像取得的对象的生物体的大小，来分别在最佳位置取得图 像的效果，可提高分析的精度。另外，实施例2的整体系统结构也可如 图1所示。
(实施例3)
图19A-图19C是说明实施例3的图，采取与图18所示实施例2基 本类似的结构，但作为装载栽培容器13的工作台93不动的结构，构成 为具有保持栽培容器13的栽培容器固定装置94自行移动的驱动部。
图19A是表示着眼于实施例3的栽培容器13、栽培容器固定装置 94和工作台93的搬运机构的图。25是单轨，铺设在工作台93的台面 上的中央部。栽培容器固定装置94在装载栽培容器13的状态下，被单 轨25引导而保持一定的姿势，通过驱动部的动力自行移动，搬运栽培 容器13。
图19B是表示实施例3的栽培容器固定装置94的一例的细节的图。 栽培容器固定装置94具备转向架37。转向架37在周围具备上升部，以 便在其上面装载栽培容器13时，与转向架37的位置关系变为规定状态， 由此固定保持栽培容器13。另一方面，转向架37在下面具备与用于自 行移动的驱动轮26和单轨25耦合的导轨27。并且，设置使1个驱动轮 26旋转的驱动用电机96。该电机96最好如实施例1说明的那样，是脉 冲电机或直接传动电机等，作为可指示动作量的电机，可控制搬运量。 另外，在另一个驱动轮26中安装用于检测转向架37运动量的转向架移 动量检测装置98。该检测装置可由汽车或自行车等中使用的、计测移动 距离或速度的装置来实现。由电机96来驱动两个驱动轮26，将用于检 测转向架37运动量的转向架移动量检测装置98安装在电机96的轴上。 95是转向架移动控制部，通过无线通信从搬运机构控制部10接收关于 转向架移动量的信号。另外，通过无线通信将关于转向架移动量检测装 置98所检测到的转向架移动量的信号，发送到数据处理部102。另外， 虽然电机96的动力未图示，但可通过安装在转向架37的一部分上的电 池来提供。
图19C是表示实施例3的转向架移动控制部95的一例的细节的图。 转向架移动控制部95具备控制部的通信单元97，用于与控制与搬运机 构控制部10和数据处理部102之间传递信号，经控制电路部41向驱动 用电机96发送从搬运机构控制部10接收到的信号。另外，将与转向架 检计测检测装置98检测到的转向架移动量相关的信号，经控制电路部 41送到数据处理部102。另外，该通信也可通过有线方式进行，但为了 避免搬运中的电缆弯曲等造成的麻烦，最好以无线通信方式实现。
在实施例3中，除搬运机构以可自行移动的转向架构成外，其它与 图3中说明的实施例1、2一样。因此，实施例3的整体系统结构如图1 所示。
在实施例3中，栽培容器13沿单轨25引导，可移动到工作台93 上的任意位置，以维持一定的姿势并与摄影机15相对。即，可边细致 指示搬运动作的位置边进行搬运动作。并且，可对每个栽培容器控制搬 运量，可在将各种形状的容器、生长阶段不同的被观察植物设置在相同 工作台上时，取得图像。
图20A、图20B是说明实施例3的搬运机构控制的具体例的图。如 图19A-C所示，实施例3中，栽培容器13可搬运到工作台93上的任意 位置。因此，必需进行检测，以便与摄影机15的确定位置相面对地停 止。
图20A是表示在工作台93上沿箭头方向搬运实施例3的生长阶段 不同的栽培容器13的被观察植物的状态图。该动作根据图7中说明的 动作流程，对每个栽培容器13进行动作。另外，在栽培容器13上安装 位置检测用标记14。这里，由点划线包围的区域35是正对摄影机15 的位置，意味着可取得图像的区域。边执行位置检测用标记14的位置 检测，边执行搬运动作，直到栽培容器13正好停止在可取得图像的区 域35为止。
图20B是一起表示从图20A的状态开始、着眼的栽培容器13接近 可取得图像的区域35的状态以及之后的控制结果的图。在本例中，示 出图20A表示的栽培容器13同时被沿着箭头方向搬运的状态下，当通 过位置检测用标记14的位置检测，检测到着眼的栽培容器13接近可取 得图像的区域35时，停止其它栽培容器13的搬运，仅使着眼的栽培容 器13移动到可取得图像的区域35。
在与其它栽培容器13紧贴的状态下搬运着眼的栽培容器13，在仅 着眼的栽培容器13到达可取得图像的区域35的状态下，使两侧的栽培 容器13移动，以使两侧的栽培容器13到达可取得图像区域35之外。 这样，通过进行补偿动作，仅着眼的栽培容器13在可取得图像的区域 35的中心静止，具有彼此相邻的植物体不会在图像取得时成像。为了简 化控制，也可设计搬运的进程表，使着眼的栽培容器13的进行方向侧 始终保留空间。即，若就图20B的实例而言，一旦着眼的栽培容器13 的图像取得结束，则首先在沿进行方向侧移动该栽培容器13后，使整 体搬运。
图21A、图21B是说明在被观察植物靠近幼苗的状态到继续生长的 状态、在相同栽培容器13中培养时的实施例3的搬运动作的图，图21A 中表示被观察植物靠近幼苗的状态下的搬运动作，图21B中表示被观察 植物继续生长的状态下的搬运动作。图表示从上部看搬运工作台93的 状态。图21A中栽培容器13也可紧贴配置在工作台93上。图21B中， 因为被观察植物的叶子茂盛，可能阻碍相邻的栽培容器13的植物的成 长，所以必需以适当间隔配置在工作台93上。
在实施例3中，因为可使各栽培容器13独立移动，所以若从最初 以考虑了被观察植物的生长阶段的数量来排列，则不必使栽培容器13 与生长配合来减少的作业。并且，如图21B所示，当栽培容器13面对 摄影机15时，如图20B所示，只要有仅一个栽培容器13进入图像取得 区域35的余量即可，所以可高密度培养。
在实施例3中，不必担心当初相邻的栽培容器13的植物体未进入 图像取得区域35。为了缩短工作台93上栽培容器13全部的图像取得花 费的时间，必需缩短搬运花费的时间，所以装入栽培容器13，减少图像 取得后的搬运量，并缩短搬运时间是有效的。结果，如图20B所示，在 通过位置检测用标记14的位置检测，仅使着眼的栽培容器13移动到可 取得图像的区域35的情况下，有可能相邻的栽培容器13的植物体的图 像的一部分进入区域35。
图22A是表示在实施例3的相邻栽培容器13的植物体图像的一部 分进入区域35的状态下，取得图像的实例的图。如图22A的左侧所示， 在可检测着眼的栽培容器13的位置检测用标记14与区域35具有规定 关系的状态下，进行图像取得。其结果，如图22A右侧所示，所取得的 图像中，包含相邻栽培容器13的植物体的茂盛的叶子的一部分。
图22B是说明判定处理一例的图，用于检测包含相邻栽培容器13 的植物体的茂盛的叶子的一部分的状态。通过参照图22A右侧示出的取 得图像的边界部的亮度值，判定是否包含相邻的植物体。如图所示，就 取得图像的边界部的x轴、y轴各自而言，绘制边界上的亮度值的变化。 结果，若边界上无图像的要素，则亮度值变为零，若有图像的要素，则 亮度值变为某个程度以上。因此，当判定亮度值的检测阈值为L，且检 测到超过L的亮度值时，判定为包含相邻的栽培容器13的植物体的茂 盛的叶子的一部分。若对取得图像的边界部的两侧分别进行亮度值检 测，则根据判定结果，仅进行行进方向侧的栽培容器13的搬运，或沿 相反方向搬运与行进方向相反侧的栽培容器13，或进行两者的搬运控 制，可取得不包含相邻栽培容器13的植物体的茂盛的叶子的一部分的 图像。其结果，在缩短搬运花费的时间的同时，总能取得一定的植物体 的图像，得到形状计测时的计测精度提高的效果。另外，由于像检测判 定值由取得图像的照明条件等环境所左右，所以最好通过事先的测试动 作来决定。这样，通过边进行相邻植物体的判定，边进行图像取得，能 够总是仅执行对象植物体的图像取得。
另外，在上述任一实施例中，均未谈及附加在用于确定栽培容器 13的ID，但可在位置检测用标记14的上或下、或左或右以并列设置的 形式附加ID用的显示。这样，可与有关位置标记的信息结合来取得关 于栽培容器13的信息，所以在管理上是有用的。
如上所述，可提供一种系统，高精度抑制植物生长过程中的生长变 化图像因搬运机构的动作误差引起的计测误差，即使对多个植物体，也 可一样高精度实现生长的比较和生长分析。并且，提供一种装置，高效 实现对所取得的多个植物体的生长图像的生长分析。
若将对象物装入图像取得装置的栽培容器中，则本发明的图像取得 装置和分析方法，对于将植物以外的生物体的生长变化或化学物质的合 成反应下的变化纳入栽培容器中、并分析该时间序列的形状变化是有效 的。例如，可适用于将动物或人的器官、血管或细胞置于栽培容器中， 通过本发明的图像取得装置取得生长状态的图像，并通过本发明的分析 方法，根据图像来分析血管的生长速度或器官或细胞的形状变化。另外， 也可同样适用于塑料等的化学合成反应中所产成的形状变化。