精密農業では、農業の効率と改善を促進するために、ますます組み込み型ビジョンシステムへの注目が高まっています。このことは、作物管理の重要な要素である雑草や害虫の検出における画像技術の役割からも明らかです。人間の視覚を模倣するように設計されたこれらのシステムは、作物、雑草、害虫を識別し、区別することができます。この機能により、除草剤や殺虫剤をターゲットに応じて適用し、資源の使用を最適化し、環境への影響を最小限に抑えることができます。
本ブログでは、雑草や害虫の検出が精密農業においてなぜ重要なのか、そして AR2020センサー搭載のカメラソリュー ションが全体のプロセスにどのように役立っているのかについて説明します。
効果的でない雑草や害虫の検出が致命的になる理由
- 雑草の競争や害虫の被害により、作物の収穫量が低下する
- 除草剤や殺虫剤の使用量が増え、環境の劣化や消費者の健康リスクを引き起こす
- 労働力や資源のコストが増加し、農業経営の収益性に影響を与える
雑草や害虫の検出におけるAR2020センサー搭載カメラの役割
AR2020センサーは、 onsemiのHyperlux LP製品群の一部です。これは、5120 x 3840のアクティブピクセル配列を持つ1/1.8インチの積層CMOSデジタルイメージセンサーです。このセンサーは、onsemiの1.4μm BSIピクセルを搭載しており、低照度や近赤外線（NIR）波長で優れた性能を発揮するよう最適化されています。高品質で低消費電力のデバイスであり、スマート農業の最前線でのデータ取り込みに最適です。雑草や害虫の検出におけるいくつかの特徴は以下の通りです。
高解像度
AR2020センサー搭載のカメラは 高解像度の画像が必要な重要な監視タスクに大きな効果を発揮します。例えば、葉の縁を監視して害虫の噛み跡を詳細に画像化することができます。これにより、葉の構造や色の微細な変化を検出でき、害虫の活動を把握することができます。そのため、害虫の発生を早期に発見し、適切なタイミングで対処することで作物の損傷を最小限に抑えることができます。また、高解像度により、作物と雑草の区別が可能になり、近赤外線（NIR）の光反射パターンを基にした雑草の検出が向上します。
拡張ダイナミックレンジ (eDR)
この機能は、最も明るい光から最も暗い光まで、さまざまな光の強度を捉えることができます。なぜこれが重要なのでしょうか？農業では、照明条件が大きく異なることがあります。例えば、直射日光から葉の下の影まで様々です。eDR機能は、こうした高いコントラストのある状況でも詳細が失われないようにし、雑草、害虫、病気の検出と分類をより正確に行うことができます。この機能は、日中の太陽光の強さや角度が変化しても、一貫した画像品質を提供するのにも役立ちます。
強化された近赤外線（NIR）応答
AR2020センサー の強化された近赤外線（NIR）応答は、雑草や害虫の検出において革命的な変化をもたらします。この機能は、センサーが人間の目には見えない範囲の近赤外線スペクトルで画像を捉える能力を向上させます。この特性を活用することで、健康な作物と望ましくない雑草や害虫を区別することができます。
例えば、強化されたNIR機能により、正規化植生指標（NDVI）の測定が可能になり、植物の活力やクロロフィル濃度などを確認することで、植物の健康状態を評価できます。NDVIは、健康な植生が強く反射するNIR光と、健康な植生が吸収する可視光との違いを計算します。その他、土壌調整植生指数（SAVI）や葉面積指数（LAI）など、作物の分析にも役立ちます。
複数の機能モード
グローバルリセットリリース（GRR）モード: このモードは、ピクセル配列全体で均一な露光を確保し、異なる植物種や害虫を正確に識別・分類するために役立ちます。従来のセンサーでよく見られる部分的な露光による乱れを排除します。
トリガーモード: このモードは、天候の変化や日中の光の変動など、動的な環境におけるセンサーの適応性を向上させます。害虫や病気の迅速な広がりを監視するなど、時間に敏感なアプリケーションで非常に有用です。
コンテキスト切り替え: 異なる撮影モード間でシームレスに切り替えることができ、精密農業の変化する要求に適応します。この適応性は、異なる作物の種類や成長段階での雑草や害虫の検出を管理するために非常に重要です。さらに、コンテキストを素早く切り替えることで、ダウンタイムを最小限に抑え、大規模なエリアでの監視性能を最大化します。
e-con Systemsの最新AR2020センサー搭載カメラによる雑草や害虫の検出
e-con Systemsは、 OEMカメラの設計、開発、製造に20年以上の経験を持ち、精密画像ソリューションを通じて伝統的な農業の最新化を支援しています。
e-CAM200_CUMI2020C_MOD は、最新の20MPカメラで、雑草や害虫の検出などのアプリケーション向けに開発された高解像度画像を提供するAR2020センサーを搭載しています。このカメラは低照度条件でも優れた性能を発揮し、e-con Systemsの豊富な画像信号処理（ISP）経験により、優れた画像品質を実現しています。
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