JP2001327249A - 茶葉の評価方法及びその装置 - Google Patents
茶葉の評価方法及びその装置Info
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Abstract
高い格付け処理を実現した茶葉の評価方法及びその装置
を提供する。 【解決手段】 茶葉(生葉2)の成分データによる格付
けと、外観データ(画像データ)による格付けとを併用
して茶葉(生葉2)の格付け評価を行い、格付け評価の
機械化と信頼性向上を実現したものである。
Description
格付け等の品質評価に係り、成分分析や画像解析を用い
た、茶葉の評価方法及びその装置に関する。
検査を補完する方法として、容器に生葉を詰め、その電
気伝導度等で計測を行ったり、生葉摘採芽を1本ずつ取
り出して画像処理を行い、有効本数を計測し、それらの
測定値等を参照する方法が取られている。
間や、1本ずつの取り出しによる計測時間の増加が、1
サンプルの格付けに要する時間や労力を多くしている。
サンプル数が百数十件に及ぶ製茶工場では、その格付け
処理が終日に及ぶことが報告されている。格付け評価に
要する時間が長くなると、生葉の状態で放置される時間
が長くなり、その鮮度の悪化が格付け評価を低下させる
原因になる。
な評価方法についての不都合を列挙すれば、次の通りで
ある。 a 評価する人によって格付け評価値が異なり、同じ人
でも体調、環境、状況等により評価結果が相違する場合
を無視できない。 b 評価作業に時間を要する。1サンプルで80〜15
0秒/人と言われている。 c 格付け評価を平準化させることは可能であるが、そ
のためには評価に要する人数を多くしなければならず、
工数の増大に繋がる。 d 格付け評価を茶期を通して安定化させるには常に専
門職の同一メンバーで格付け作業をすることが有効であ
るが、同一メンバーによる専門職の設置は、工場運営を
妨げるおそれがある。 e 運営上、一日一回の評価作業を設定するが、生葉入
荷に対してタイムリな格付けはできない。その結果、入
荷時間帯の差が生葉の鮮度差を生み、不平等を引き起こ
す等の問題がある。 f 格付け結果に不信感を生じ、評価者に精神的負担を
強いる。
て短時間での信頼性の高い格付け処理を実現した茶葉の
評価方法及びその装置を提供することを課題としてい
る。
2)の成分データによる格付けと、外観データ(画像デ
ータ)による格付けとを併用して茶葉(生葉2)の格付
け評価を行い、格付け評価の機械化と信頼性向上を実現
したものである。
は、茶葉(生葉2)から得られる成分データにより格付
けを行うとともに、前記茶葉の画像によって得られる外
観データにより格付けを行い、前記成分データによる成
分格付けと前記外観データによる格付けとを用いて前記
茶葉の総合的な格付けを行うことを特徴とする。即ち、
茶葉の成分分析に基づく成分データによる格付けと、茶
葉の画像処理による外観データを用いた格付けとを併用
することによって茶葉の総合的な格付けを行うことによ
り、機械的に格付け評価ができるとともに、信頼性の高
い格付けを行うことができる。即ち、このような評価方
法によれば、人の官能検査と同等以上の格付け評価を実
現することができる。
は、近赤外線を照射することにより、前記茶葉からの反
射波又は透過波から得られる成分データを用いることを
特徴とする。即ち、茶葉に近赤外線を照射すると、茶葉
から近赤外線の反射波又は透過波が得られる。この反射
波又は透過波のスペクトルを分析することにより、茶葉
の成分、例えば、生葉の窒素、総繊維、水分等の成分の
含有率を測定することができる。この成分データを茶葉
の格付け評価に用いることができる。
は、前記茶葉から検出された窒素、総繊維又は水分の1
又は2以上又はこれらを含むデータを前記成分データと
して用いたことを特徴とする。即ち、反射波又は透過波
のスペクトルを分析することにより、茶葉の成分、例え
ば、生葉の窒素、総繊維、水分等の成分の含有率を測定
することができ、これらのデータの中の1又は2以上又
はこれらを含むデータを成分データとして格付け評価に
用いることができる。
は、特定の光照射下で前記茶葉から得られる色彩、艶又
は形状の1又は2以上を前記外観データとして用いたこ
とを特徴とする。即ち、茶葉に特定の光照射を行うと、
その茶葉から色彩、艶又は形状を表すデータが得られ、
これらのデータの1又は2以上を外観データとして用い
ることができる。
は、茶葉から成分データを得る成分分析手段(成分分析
計4)と、前記茶葉の画像から外観データを得る画像解
析手段(格付演算部22)と、前記成分データを用いて
格付けを行うとともに、前記外観データから格付けを行
い、前記成分データを用いた格付けと前記外観データを
用いた格付けとを併用して前記茶葉の総合的な格付けを
行うデータ処理手段(制御部21、格付演算部22)と
を備えたことを特徴とする。即ち、成分分析手段では、
茶葉から成分データが得られ、画像解析手段では、茶葉
の画像から外観データが得られる。1つの茶葉から異な
るデータとして、茶葉の内部から得られる成分データ
と、その外観から得られる外観データとからそれぞれ格
付けを行い、それぞれの格付けデータを併用して総合的
な格付けを行うことにより、機械的に格付け評価ができ
るとともに、信頼性の高い格付けを行うことができる。
即ち、このような評価装置によれば、人の官能検査と同
等以上の格付け評価を実現することができる。
は、特定の光照射下で前記茶葉から得られた前記外観デ
ータを色の3属性に変換し、又は、白黒のドット・デー
タに変換する画像解析手段を備えたことを特徴とする。
即ち、特定の光照射下で茶葉から得られる外観データと
してカラーデータである、色の3属性である赤(R)、
緑(G)、青(B)が得られる。また、外観データをグ
レースケールと称される白黒のドット・データからなる
単純化画像に変換する。このような3属性や単純化画像
を以て茶葉の外観データを人間の視覚性に対応した特徴
データに変換する。このような特徴データを用いてテク
スチャー解析を行うことができる。
は、茶葉(生葉2)を収容する容器(セル6)と、この
容器内の前記茶葉に近赤外線を照射する照射手段(近赤
外線発光器18)と、この照射手段によって照射された
前記近赤外線により前記茶葉からの近赤外線を受光する
受光手段(近赤外線受光器20)と、前記茶葉に所定の
光を照射する光源(30)と、この光源により光照射を
受けている前記茶葉を撮像する撮像手段(カメラ26)
と、前記受光手段が受光した前記近赤外線から得られる
成分データを用いて格付けを行うとともに、前記撮像手
段の画像から得られる前記茶葉の外観データにより格付
けを行い、前記成分データを用いた格付けと前記外観デ
ータを用いた格付けとを併用して前記茶葉の総合的な格
付けを行うデータ処理手段(格付演算部22)とを備え
たことを特徴とする。
た茶葉に近赤外線を照射し、茶葉から得られる反射波又
は透過波からなる近赤外線を受光手段で受光する。この
受光出力はデータ処理手段に加えられ、茶葉の成分デー
タとなる。また、所定の光が光源から照射された茶葉は
撮像手段によって撮像され、その画像がデータ処理手段
に加えられ、茶葉の外観データとなる。そして、データ
処理手段では、成分データによる格付けとともに外観デ
ータによる格付けを行い、各格付値を併用して茶葉の総
合的な格付けを行う。この結果、茶葉の機械的な格付け
評価ができるとともに、信頼性の高い格付けを行うこと
ができ、しかも、人の官能検査と同等以上の格付け評価
を実現することができる。
及びその装置の実施の形態を示している。
して生葉2を例に取っている。この評価装置には、生葉
2の成分の分析手段として成分分析計4が設置されてい
る。この成分分析計4は、特開平11−230902号
「茶葉成分分析方法並びにその装置」やカワサキ機工株
式会社の販売に係る生葉格付機を用いることができる。
としてのセル6が設置されており、このセル6には支持
軸8を中心にして矢印Aで示す方向に回転させる反転機
構10が設置されている。セル6には、成分分析計4の
扉12を開いて生葉2がベルトコンベヤ等の搬送手段や
手作業で装填される。レベル表示16はその収容基準レ
ベルを示している。成分分析計4には、測定媒体として
近赤外線が用いられ、その照射手段及び受光手段として
近赤外線発光器18及び近赤外線受光器20が設置され
ている。
ると、その反射波である近赤外線が近赤外線受光器20
に受光され、その受光出力はデータ処理手段である格付
演算部22に加えられる。格付演算部22は、ビデオ・
キャプチャ・ボードやI/Oボードを搭載したパーソナ
ルコンピュータ等の演算手段で構成されている。成分分
析を完了した生葉2は、矢印Bに示すように、セル6の
反転により見本箱24に入れられ、又はベルトコンベヤ
14を通して移送される。
芽重、出開度等)を機械的に測定するため、葉の一団で
ある一塊の生葉2を撮像するCCDカメラ、ディジタル
カメラ等の撮像手段としてカメラ26が画像取込部28
に設置されている。この画像取込部28は外部からの光
を遮断する筐体であるが、これを成分分析計4の下側に
設置し、成分分析計4から見本箱24に落下させた状態
で生葉2の画像解析を行うことも可能である。この画像
取込部28の筐体内には、フラッシュランプやハロゲン
ランプ等からなる複数の光源30が設置されており、各
光源30の駆動やカメラ26による撮像、その画像の取
込み等の各種の制御は格付演算部22の指令に基づきコ
ントローラ34を通じて行われる。
出しを行う生葉投入・取出口36が設けられており、こ
の生葉投入・取出口36を通じて行われる生葉2の投入
又は取出しを検出するセンサ38が設けられ、この検出
出力が格付演算部22に加えられる。センサ38は、リ
ミットスイッチ、光電スイッチ、近接スイッチ等で構成
することができ、生葉2の投入の有無を電気的な出力で
確認することができる。
で成分分析が終了した生葉2が見本箱24又はベルトコ
ンベヤ14を以て矢印Cに示すように生葉投入・取出口
36から挿入され、また、その撮像後、見本箱24又は
ベルトコンベヤ14により生葉投入・取出口36から搬
出される。
を表示する表示器40が接続されているとともに、分析
結果を印刷するプリンタ42が接続されており、画像表
示や必要に応じて分析結果を印刷することができる。
部28の具体的な構成例を示している。この例では、被
測定物である生葉2に均等な光照射を行う手段として、
反射手段であるドーム44が設置され、このドーム44
の底面側に複数の光源として4個の光源30が設置さ
れ、また、ドーム44の内面頂部側にはカメラ26が設
置されており、このカメラ26に隣接してフラッシュ装
置46が設置されている。光源30及びフラッシュ装置
46には電源48から給電されている。また、カメラ2
6には電源ユニットを含むコントローラ34が接続され
ており、このコントローラ34を通じてカメラ26への
給電、カメラ26からの画像が格付演算部22を構成す
る制御部21に取り込まれる。フラッシュ装置46には
制御部21からケーブル50を通してフラッシュ信号が
直接加えられる。
準レベルを測定するための手段としてレベルセンサ52
が設置されているとともに、生葉2の有無を検出する手
段として近接スイッチ54、56が設置されている。レ
ベルセンサ52には、光電センサ、近接スイッチが適
し、見本箱24を用いた場合には、リミットスイッチを
設定確認のために用いる。これら検出手段の検出出力
は、制御情報として制御部21に加えられている。制御
部21には、見本箱24毎に移送される生葉2に関する
生産者、搬入期日等の固有情報、その他の情報を入力す
る手段としてキーボード23が接続されている。
方法を説明すると、この評価方法は、生葉2の成分分析
を行い、次に外観測定として画像解析を行い、これらの
解析から評価処理を行う。
分分析計4の扉12を開け、セル6の中にレベル表示1
6で示す基準レベルまで生葉2を隙間が生じないように
投入、装填し、扉12を閉じる。生葉2のセル6への投
入は、ベルトコンベヤ等の搬入機器を用いて自動投入し
てもよい。即ち、扉12を開き、ベルトコンベヤをセル
6上に前進させて停止させ、ベルトコンベヤを運転して
ベルトコンベヤ上の生葉2をセル6に投入し、ベルトコ
ンベヤを停止させた後、ベルトコンベヤを後退させ、扉
12を閉じる一連の動作を行う。このような機構の制御
は、格付演算部22とは別の制御装置や格付演算部22
を兼ねる制御部21を用いて行えばよい。
葉2からの反射波である近赤外線を近赤外線受光器20
で受光する。この受光出力は、格付演算部22に加えら
れ、受光した近赤外線が持つスペクトルから生葉2の窒
素、総繊維、水分等を測定することができる。この測定
結果に基づき、その測定値のそれぞれ任意に設定できる
閾値及び重み付けにより格付演算部22で格付け処理を
し、その格付値を格付演算部22のメモリに格納する。
6を反転させてセル6から生葉2を落下させ、セル6の
下側に待機している見本箱24に生葉2を取り出す。こ
の場合、ベルトコンベヤ14上に生葉2を落下させて、
成分分析計4から生葉2を搬出させてもよい。
投入・取出口36から画像取込部28に挿入される。こ
の場合、生葉2は見本箱24から取り出す必要がなく、
塊の状態を呈して生葉2の検査を行う。ベルトコンベヤ
14等を利用し、人手によらず成分分析から取り出した
生葉2を自動投入することも可能である。そして、この
生葉2の画像取込部28への投入はセンサ38(図1)
又は近接スイッチ54、56(図2)で検出され、この
検出出力を以て生葉2の有無が確認される。なお、生葉
2の高さは、レベルセンサ52(図2)で検出される。
葉2に所定の光を照射する。この照射開始から所定時間
の経過後、例えば、5秒後、フラッシュ装置46を点灯
させるとともに、カメラ26のシャッタを開き、それか
ら所定時間経過後、例えば、1秒後、光源30を消灯さ
せ、カメラ26の画像を格付演算部22に取り込む。
スクにファイル形式に変換して外観データとして取り込
まれ、第1段階の画像データ変換処理を行う。このデー
タ変換処理では、赤(R)、緑(G)及び青(B)とい
う色の3属性に変換する。
図認識) 格付演算部22内のハード・ディスクにファイル形式に
変換して取り込まれた外観データを任意に設定された閾
値を用いて、グレー・スケールと称する白黒のドット・
データに変換する。このドット・データを以て茶葉2の
形状及び全体図、即ち、全体形状を認識することができ
る。
納 色彩データは、生葉2における色、例えば、病害虫被害
の程度、木茎の混入、葉傷みの程度等の発色として現れ
るデータである。この色彩データから、格付演算部22
でそれぞれ任意に設定できる閾値により格付けを行い、
その格付値をメモリに格納する。
び処理結果の格納 白黒のドット・データを基にして形状及び全体図認識の
演算処理を行い、生葉2の外観により格付け処理をす
る。この格付け処理には、例えば、テクスチャー解析を
用いることができる。このテクスチャー解析は、白黒の
ドット・データを用いて、そのデータの持つ粗さ、方向
性、粒状性、線状性、規則性を数学的統計処理により、
特徴量を数値化するものである。
られた特徴量と茶葉2の品質との相関を取る必要があ
る。即ち、テクスチャー解析は数学的統計処理に過ぎな
いが、人間の判定結果との相関を取ることで、数値化さ
れた特徴量を人間の判定結果に置き換えることができ
る。
ら得られた特徴量を生葉2と対応させて繰り返しデータ
を取り、複数の特徴量又は特徴量の組合せが、人間の判
断する生葉2の格付け結果と相関が高いかを実験により
求め、その検量線を決定する。テクスチャー解析で得ら
れる特徴量としては、例えば、(i)Angular SecondMo
ment 、(ii)Contrast、(iii) Entropy 等を選択する
ことができる。即ち、格付けしたい生葉2から得られる
画像を白黒のドット・データに変換し、テクスチャー解
析を行うと、前記特徴量(i)(ii)及び(iii)が数値
として認識できる。この数値を重回帰分析で求めた検量
線、例えば、図3に示す検量線を用いて、その格付け値
を求め、格付演算部22のメモリに格納する。図3は、
テクスチャー解析からの理論値と人による官能評価実績
値との相関関係を示している。
とともに画像取込部28から回収する。自動の場合は、
停止していたベルトコンベヤ14を運転し、取り出す。
工程である。即ち、生葉2の成分分析、色彩認識、形状
及び全体図認識のそれぞれの格付け結果である格付け値
のそれぞれに重み付けをし、最終格付け演算処理をす
る。この結果として、等級値等を格付演算部22の表示
器40に表示し、プリンタ42にそのデータのプリント
・アウト、他の機器への送信や処理結果が得られたこと
をブザー等の告知手段により告知する。
芽重、出開度等)の測定とを併用して生葉2の格付けを
行うことができ、しかも、全ては計器及び数学的統計処
理の結果であり、同一サンプルならば常に同じ結果を得
ることができ、機械的かつ正確に処理を行うことができ
る。また、作業時間は1サンプル15〜50秒程度であ
り、極めて短時間処理が可能であり、生葉入荷からタイ
ムリーな格付けができ、従来、生ずるおそれがあった生
葉2の鮮度が格付けに影響することもない。また、分析
や測定作業は単純作業であるため、複数人の労力は不要
である。また、専任者を置く必要がなく、作業者を特定
することなく、しかも、処理結果は同一サンプルなら同
一結果となり、人的誤差の発生を防止できる。そして、
格付け評価の機械化によって、作業者の精神的負担が大
幅に軽減される。
に、生葉形質(百芽重g、出開度%)からの理論値とテ
クスチャー解析による計算値とは一次関数に見做すこと
ができる程度の相関関係が見られる。この結果、テクス
チャー解析によって得られた評価値は、人的な官能検査
と同等に扱えるものである。
と、上記実施の形態では、被測定物として生葉2を例に
取って説明したが、本発明は、荒茶又は仕上茶の審査に
も利用することができる。
「形状、全体図認識」の各データはそれぞれを単独で使
用してもよく、また、2以上のデータを組み合わせて使
用してもよい。
次の効果が得られる。 a 格付け処理を機械化して短時間で信頼性の高い格付
け処理を実現することができる。 b 極めて短時間での評価処理が可能となり、生葉入荷
からタイムリーな格付けができ、従来、生ずるおそれが
あった生葉の鮮度が格付けに影響することがない。 c 分析や測定作業は単純作業であるため、複数人の労
力は不要であり、人的誤差の発生を防止できる。 d 格付け評価の機械化によって、作業者の精神的負担
を大幅に軽減することができる。
形態を示す図である。
画像取込み側の実施の形態を示す図である。
評価実績値との相関関係(テクスチャー特徴量による重
回帰式)を示す図である。
相関関係を示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 茶葉から得られる成分データにより格付
けを行うとともに、前記茶葉の画像によって得られる外
観データにより格付けを行い、前記成分データによる成
分格付けと前記外観データによる格付けとを用いて前記
茶葉の総合的な格付けを行うことを特徴とする茶葉の評
価方法。 - 【請求項2】 近赤外線を照射することにより、前記茶
葉からの反射波又は透過波から得られる成分データを用
いることを特徴とする請求項1記載の茶葉の評価方法。 - 【請求項3】 前記茶葉から検出された窒素、総繊維又
は水分の1又は2以上又はこれらを含むデータを前記成
分データとして用いたことを特徴とする請求項1記載の
茶葉の評価方法。 - 【請求項4】 特定の光照射下で前記茶葉から得られる
色彩、艶又は形状の1又は2以上を前記外観データとし
て用いたことを特徴とする請求項1記載の茶葉の評価方
法。 - 【請求項5】 茶葉から成分データを得る成分分析手段
と、 前記茶葉の画像から外観データを得る画像解析手段と、 前記成分データを用いて格付けを行うとともに、前記外
観データから格付けを行い、前記成分データを用いた格
付けと前記外観データを用いた格付けとを併用して前記
茶葉の総合的な格付けを行うデータ処理手段と、 を備えたことを特徴とする茶葉の評価装置。 - 【請求項6】 特定の光照射下で前記茶葉から得られた
前記外観データを色の3属性に変換し、又は、白黒のド
ット・データに変換する画像解析手段を備えたことを特
徴とする請求項5記載の茶葉の評価装置。 - 【請求項7】 茶葉を収容する容器と、 この容器内の前記茶葉に近赤外線を照射する照射手段
と、 この照射手段によって照射された前記近赤外線により前
記茶葉から近赤外線を受光する受光手段と、 前記茶葉に所定の光を照射する光源と、 この光源により光照射を受けている前記茶葉を撮像する
撮像手段と、 前記受光手段が受光した前記近赤外線から得られる成分
データを用いて格付けを行うとともに、前記撮像手段の
画像から得られる前記茶葉の外観データにより格付けを
行い、前記成分データを用いた格付けと前記外観データ
を用いた格付けとを併用して前記茶葉の総合的な格付け
を行うデータ処理手段と、 を備えたことを特徴とする請求項5記載の茶葉の評価装
置。
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JP2000148528A JP2001327249A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 茶葉の評価方法及びその装置 |
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