結果・検証¶
研究結果と検証内容。すべての値は投稿論文(Computers and Electronics in Agriculture)と一致しています。
三次元復元品質指標(条件1、5 fps、1月19日)¶
| 指標 | 値 | 解釈 |
|---|---|---|
| PSNR | 23.71 dB | 良好(20 dB以上が許容範囲) |
| SSIM | 0.773 | 良好(1.0 = 完全) |
| LPIPS | 0.222 | 良好(0.0 = 完全) |
| PSNR時間的CV | 3.5% | 22セッション間で優秀な一貫性 |
| PSNR平均(22セッション) | 23.84 dB | 全セッション22.5 dB超 |
植物形質モニタリング結果(セッション間の一貫性)¶
CVが適切な指標である理由
本研究は**モニタリング**システムであり、目的は経時的な相対変化の追跡であって、絶対的で較正された形質値の報告ではありません。したがって変動係数(CV、小さいほど一貫)が主要かつ適切な評価指標です。
| 指標 | 提案手法(レンダー空間) | ベースライン(PLY直接) | 改善 |
|---|---|---|---|
| h_norm CV | 9.8% | 28.0% | 2.86倍安定 |
| a_norm CV | 16.7% | 22.6%(PLY広がり) | より安定 |
| スケール補正PLY CV | — | 35.1% | PLY直接より悪化 |
生物学的検証 — 剪定イベント検出¶
レンダー空間の信号が実際の生物学的変化を追跡している主要な証拠は、記録された栽培管理イベントを検出できることです。
| 項目 | 結果 |
|---|---|
| 検出された剪定イベント | 3 / 3 |
| 剪定時の平均低下 | ≈ 正規化草丈で0.20(15〜27ポイント) |
| 有意性(剪定日 対 非剪定日) | p = 0.0008 |
| 背景変動 | 9.8%(CV)— 低下はこれを大きく上回る |
物理基準による検証 — 45cmパイプ¶
レンダー空間草丈を、既知長45cmの場内ベンチパイプを基準に裏付けます。h_gt =(植物ピクセル / パイプピクセル)× 45 cm、全22セッションで注釈付け。
| 項目 | 結果 |
|---|---|
| 相関(レンダー空間 対 パイプ基準) | r = 0.74、p < 0.001 |
| R² | 0.55 |
| 基準平均草丈 | 159.9 cm |
| ばらつき | h_gt CV 8.9% 対 h_norm CV 9.6% |
精度ではなく裏付け
r = 0.74 は信号が**実スケールに基づいている**ことを示すものであり、絶対草丈の精度の主張ではありません。未説明分散の約45%は、パイプ基準自体のノイズ(セッション間のSfMスケール不定性)であり、パイプライン誤差ではありません。
検証結果¶
- 撮影日数: 22日
- 期間: 49日間(2026年1月19日〜3月9日)
- 成功率: 100%(22/22)
- 計算環境: DNN19、RTX 6000 Ada
主要な知見¶
固定視点(条件1、5 fps)が全ての撮影条件を上回る:
| 条件 | PSNR |
|---|---|
| 条件1 — 端部a固定、低視点 | 23.71 dB |
| 条件5 — 一方向a→d、階層1 | 21.42 dB |
| 条件2 — 端部b固定、低視点 | 20.11 dB |
| 条件3 — 往復、階層1 | 19.37 dB |
| 統合(全6条件) | 18.60 dB |
教訓: 撮影の一貫性 > 手法の高度さ
限界と今後のグラウンドトゥルース¶
誠実な限界
- 較正済みグラウンドトゥルース(RMSE)の欠如: これら22セッションにはメジャーによる実測草丈がないため、本システムは**一貫性(CV)**と**変化検出**について検証されており、絶対精度については検証されていません。45cmパイプの結果は較正ではなく裏付けです。
- 基準器具のノイズ: パイプ基準自体がSfMスケール不定性を持ちます(固定45cmに対し263〜420px)。これが r = 0.74 の一致における未説明分散の大部分を占めます。
- 作業者は剪定予定に対して盲検化されていません。イベントは作業記録から事後的に確認しました。
今後のグラウンドトゥルース取得手順(将来課題)
3段階の手順により、評価を一貫性から絶対精度へ引き上げられます:
- メジャー計測:各セッションでタグ付けした5〜10株を直接計測(RMSE)。
- 剛体較正バー:既知長の剛体を場内に設置 — 可動パイプの主要な分散要因を除去。
- ArUcoマーカー:セッションごとの相似変換 → 絶対メートル単位。