JP2003126786A - 茎付レーズンの検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来、食パン等に用いられるレーズン（干しぶ
どう）は、原料レーズンの中から茎つきや他の不純物が
混合された物を人手で除去していたが、大量の原料を区
別するために検出者の負担が大きかった。また検出装置
の自動化もなされているが、茎の位置や色彩が類似する
物の検出には外形からのみの検出しかできなく、茎が果
肉に重なったり果肉に含まれている不純物等の判別は不
可能で実用化は難しい点があった。 【解決手段】本発明は、複数の可視波長用のカメラを用
いて大量の原料の中から茎つきレーズンを検出して、ラ
イン外に除去する自動装置に関し、特に輪郭からの形状
測定と色彩変化を検出して、通過原料に茎つきや不純物
が混入しているかを判断できる新規な茎つきレーズンの
検出装置を提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、茎付レーズンを検
出してラインの外に除去する検出装置に関し、更に詳細
には、コンピュータに連動するカメラで識別した不良レ
ーズンを検出した場合に、そのレーズンのみをエアー圧
力によって系外に吹き出して良品と区別する検出装置を
提供するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、食パン等に使用されるレーズン（干
しぶどう）は、食用であるが故に安全性を考慮して人手
によって茎付や他の不純物の混合を検出していたが、取
り扱うレーズン量が多いため検出者の負担が大きく、更
に検出者自身のコストが高くつくという問題があった。

【０００３】このため機械化によって人手を少なくして
検出する装置も開発されるようになっているが、特開平
６−８２２３２号「不良干しぶどう選別装置」には、干
しぶどうを一列に並べる装置と、レーザ光源と，ＣＣＤ
撮像装置と、バックライト発生手段と、不良干しぶどう
を除去する装置とを有し、前記レーザ光源からのレーザ
光の前記干しぶどうによる散乱光と、前記バックライト
発生手段からの直接光とを前記ＣＣＤ撮像装置に入射さ
せるように構成した不良干しぶどう選別装置を開示す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの装置
は、バックライトの照射を間違えると突出せず被検査物
の中に密着した茎を検出することが出来なくなるなど、
操作性が難しいという欠点があった他、外形による検出
しかでき無いという問題があった。

【０００５】このため専門技術を有しないオペレーター
でも操作が容易にでき、且つ外形やその他の手段で茎付
の部分が検出できる新しいタイプの装置の開発が望まれ
ていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は係る課題を解
決するために鋭意研究したところ、複数のカメラで検出
した画像をコンピュータ処理して被検査物である茎付レ
ーズンを輪郭の形状や色情報から不純物として識別する
ことが出来る装置を開発することができた。

【０００７】すなわち本発明の第一は、茎付レーズンを
一列に並べる装置と、通過するレーズンを照明する照明
装置と、照明されたレーズンの茎部を検出する少なくと
も１以上のカメラと、不良品を回収する回収箱とからな
る茎付レーズンの検出装置において、前記のカメラはコ
ンピュータと連動して画像処理を自動的に行い、通過中
のレーズンの茎部を検出して画面表示することを特徴と
する茎付レーズンの検出装置である。

【０００８】本発明の第二は、上記照明装置は、通過す
るレーズンに環状の白色光源で均等に光を当てることを
特徴とする請求項１記載の茎付レーズンの検出装置であ
る。

【０００９】本発明の第三は、上記照明装置は、通過す
るレーズンの背景を青色で示すことを特徴とする請求項
１〜２記載の茎付レーズンの検出装置である。

【００１０】本発明の第四は、上記カメラは、可視波長
用のカラーカメラであることを特徴とする請求項１記載
の茎付レーズンの検出装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明装置の構成を示す
概略図である。被検査物２であるレーズンは先端が細く
なっているホッパ１に投入され、ベルト３上に一列に並
べられて進み、複数のカメラ４でその表面が検出され
る。

【００１２】この場合、使用されるカメラとしては可視
波長用のカラーカメラを用い、被検査物を測定する個所
には環状の白色光源で均等に光が当たるように、またレ
ーズンの背景を青色にして被検査物の輪郭部分を茎と誤
認識しないように設定し、複数の方向から撮影するよう
にしているが、実験の結果から３方向又は４方向のカメ
ラ４を重心方向に向けて使用すると検出率が高いことが
確認された。

【００１３】本発明装置では、被検査物２であるレーズ
ンの状態から輪郭或いは色情報で区別できるようにして
いるが、被検査物の茎が外に出ている場合には、輪郭線
を見ると判断できるため、図２に示すように被検出物の
領域を閾値で２値化して求め、その輪郭線を追跡して曲
率を計算すると共に、最大曲率が設定値以上のものがあ
れば茎を有しているものと判断がなされる。

【００１４】この場合、画像の２値化とは、画像の各点
における輝度値を適当な基準値である閾値と比較して、
小さければ０、大きければ１というように２値に変換し
て示す処理であるが、本発明装置では、閾値より大きい
箇所は白く、逆に小さい部分は黒で示されるように設定
され、この処理によって背景と被検査物とが分離され
る。

【００１５】また上記曲率とは、被検査物の曲線又は曲
面の曲がりの程度を示す値であるが、曲線（曲面）に接
する円（球）の半径の逆数で示され、曲率が大きいほど
湾曲は大きくなる。

【００１６】茎が被検査物の中に密着する場合には、色
情報を利用して判別するが、本発明装置では、本来人間
が知覚できる赤、青、緑の三原色であるＲＧＢ表色系で
なく図３に示すように画像処理に適したＹＩＱ表色形の
Ｉ軸に変換し、ソーベルフィルタを用いて色が変化する
部分を検出し、茎と果肉の境界部分を明確化し、閾値以
上の領域のみ元の画像から抽出するようにしている。

【００１７】本発明において、図４（ａ）に示すフロー
図のように輪郭による検出の場合は、２値化によりぶど
う領域を求める前処理、特徴の抽出、曲率による判断と
いう手順で検出するが、この前処理手段としては、図４
（ｂ）に示すように先ず処理領域の限定を行うが、これ
は被検査物のレーズンが撮影される場合、画像一杯に写
っているわけではないので、写っている部分を特定して
識別処理範囲を限定して処理の高速化を図っている。

【００１８】次いでガウシアンフィルタでノイズ除去を
行うが、これはガウシアンフィルタを画像に施し、平滑
化処理を行い画像内のノイズを目立たなくする効果を有
するものであり、このノイズ除去後の画像の各点の輝度
値を前記閾値と比較して閾値の２値化を求め、この段階
で膨張及び収縮処理を行って、本来は繋がっているはず
の被検査物の茎等の細い部分が、被検査物にあたる光の
ハイライトの影響で切れているように測定されることも
あるので、これらの処理により結合するようにするもの
である。

【００１９】次いで図４（ｃ）に示すように得られた画
像で、輪郭を追跡し、曲率を取得して、設定値を超える
曲率の有無で茎であるか否かの判断を行うようにしてい
る。

【００２０】色情報で被検査物を検出する場合には図５
（ａ）に示すように前処理、特徴抽出（エッジの画素を
取得）及び閾値で判別を行うが、この場合、前処理とし
ては図５（ｂ）に示すように処理の高速化のために処理
領域を限定して処理範囲の特定を行い、ガウシアンフィ
ルタでノイズ除去を行って、さらにソーベフィルタを用
いて色が変化する部分を検出するようにしているが、具
体的には図６に示すように茎部が浮き上がって検出され
て区別が着くようになっている。

【００２１】次いで特徴を抽出する操作として図５
（ｃ）に示すように、閾値以上のみを残してエッジを抽
出し、次いで被検査物の輪郭や面積の小さい領域を削除
し、残ったエッジ領域に対応する元画像の数値（Ｉ、Ｑ
成分）を取得して特徴を抽出している。

【００２２】本発明において、輪郭における検出或いは
色情報における検出の何れにおいても、処理領域の限定
手段としては、図７に示すように先ず処理の高速化のた
めに処理領域を限定し、低閾値で２値化して得られる矩
形領域ＲＬを２割程度拡大したＲＰ領域で処理をしてい
る。

【００２３】この場合、初めに被検査物のある部分であ
るＲＬ領域をさがし、背景にあるノイズを拾ってしまわ
ないように、背景の色に近いような閾値を用い、本発明
ではこの値を「低閾値」としているが、正確には背景色
よりも被検査物の色に近い色の値であるため、茎のよう
な明るい部分は、背景であると誤認識されてしまうこと
もあるので、ＲＰ領域のように処理領域を拡大して、茎
の一部を確実に処理領域内に含めるようにして処理を行
っている。

【００２４】上記のように処理限定処理を行った後に輪
郭を追跡するアルゴリズムとしては、図８に示すように
先ず重心ＰＧを求めるが、２値化によって、処理領域内
の全ての画素は、背景であるか或いは被検査物であるか
が判断され、被検査物として認識されると認識された画
素の座標の平均を取ることによって重心が求められる。

【００２５】重心ＰＧが求められると、そこから左方向
に移動し、領域境界との領域境界ＰＳとして、輪郭を追
跡し、一周したら終了する。

【００２６】本発明の画像処理では、照明などの反射に
より被検査物であるはずのところが背景であると誤認識
されて穴状にされてしまうことがあるが、この場合は、
穴の輪郭を被検査物のそれと間違えないように、図９に
示されるように対象領域の重心ＰＧを求め、次いで穴状
の部分を見つけて左方向に進んで外側の輪郭に到達する
ようになっている。

【００２７】上記被検査物の輪郭を検出していくと図１
０に示すように茎付の場合、曲率の最大値と最小値とを
検出して、これらの数値から茎であることが判断される
が、図１１に示すように輪郭部において急激に凹んであ
る場合にも最大曲率が出ることや、図１２に示すように
急に尖っている場合には最小曲率が出ることもあるの
で、本発明では、最小曲率と最大曲率が近接して生ずる
ものを茎と判断している。

【００２８】また本発明の画像処理では、色情報を得る
場合に背景色によって透過部分の色が大きく変わること
が実験によって確認されたので、本発明装置では青色系
統の２値化に支障が無い程度の暗さにした背景を用い、
被検査物を検出することにしている。

【００２９】更に、ＹＩＱのＩ軸に関してソーベルフィ
ルタを適用してエッジの違いを求めているが、この場
合、エッジとはＩ値が変化するところをいい、またエッ
ジの強弱としてはＩ値の最大値と最小値との差ΔＩの大
きさをいう。

【００３０】以下本発明の実施例を持って本発明の詳細
を説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるもの
ではない。

【００３１】

【実験例１】図１３に示す装置を用いて、それぞれ手動
で２方向から向きを変え被検査物のレーズンが背景上に
設置されて、リング蛍光ランプから照明されてビデオカ
メラで撮影されるように設定した。

【００３２】本実験では茎無し被検査物を１００個、茎
付被検査物を１００個を予め準備して閾値を求めたとこ
ろ、この閾値を調節した後の認識率は、茎無し被検査物
は７５個（７５％）、茎付被検査物は９２個（９２％）
を正しく認識していることを確認した。

【００３３】更に別個茎無しと茎付の被検査物を各５０
個ずつ用意して、上記閾値を設定した後に１個あたり
１．４秒の平均処理時間で評価試験を行ったところ、表
１に示すように茎無し被検査物の場合には、茎なしを４
８個（９６％）、茎付被検査物の場合には４７個（９４
％）認識できたが、検出できなかったものの内訳は、茎
なしのうちの２個は、茎を取った跡を「輪郭」で誤認
し、茎付のうちの２個は、輪郭沿いにある茎を検出でき
ず、他の１個は、果肉の色に近い茎であったためにご認
識したものとわかった。

【００３４】

【表１】

【００３５】この実験から、輪郭と色状を求めて検索す
ると、茎付或いは茎なしの区別をカメラの画像で認識で
きることを見出すことができた。

【００３６】

【実施例１】図１に示すように被検査物を投入してベル
ト状に一列に並べるホッパー１を準備し、被検査物２が
約１．５秒／個の割合でベルト３上を移動し、４方向に
設置した可視波長用のカラーカメラ４が撮影可能に、環
状の白色光源（図示せず）が被検査物を均等に照射し、
撮影の背景は青色となるように設定した。

【００３７】通過する被検査物は、茎付のものと茎無し
のものが混在し、更に茎付のものは外側に出て輪郭で把
握されるものや、茎が果肉に密着しているために色情報
から認識するものとが混在しているため、前記カラーカ
メラ４で撮影された情報をコンピュータ５で画像処理を
行い、輪郭或いは色情報から茎部があると認識されたも
のは、不良品回収箱７の手前に設けられたエアー噴出器
６からエアーを吹き出してベルト２外に吹き出す構造と
なっている。

【００３８】本実施例では、閾値の範囲を図１４に示す
ように茎付認識率を９２％、茎無し認識率を７５％に設
定して実施したが、被検査物１０００個の内の９８０個
（９８％）を茎付、或いは茎なしと認識して製品として
回収することができた。

【００３９】

【発明の効果】本発明装置は、上述のように簡易な構造
であるが、複数のカラーカメラを用いることによって被
検査物の茎付状態を検出できるため、検出物をその時点
でエアー噴出して系外に出せるため、オペレータが機械
操作に熟練を要しなくても構わないという効果を有す
る。

【００４０】本発明の大きな特徴は、茎付部が外側に出
ているものだけでなく、果肉の上にのって人の目では見
にくい場所にあっても、色情報によって区別ができると
いう効果があるため、画像処理によって自動分離可能な
効果を併せて有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の概略を示す構成図である。

【図２】画像入力によって被検査物の領域である輪郭を
曲率で調べる為の部分拡大図である。

【図３】赤青緑（ＲＧＢ）色から画像処理の為のＹＩＱ
色への変換状体を示す説明図である。

【図４(a)】輪郭による検出を示すフロー図である。

【図４(b)】輪郭による検出のうち前処理を示すフロー
図である。

【図４(c)】輪郭による検出のうち特徴抽出を示すフロ
ー図である。

【図５(a)】色情報による検出を示すフロー図である。

【図５(b)】色情報による検出のうち前処理を示すフロ
ー図である。

【図５(c)】色情報による検出のうち特徴抽出を示すフ
ロー図である。

【図６】処理領域の限定を図るための説明図である。

【図７】図５（ｂ）の処理を示す説明図である。

【図８】輪郭を追跡するアルゴリズムを示す説明図であ
る。

【図９】被検査物が光の照射によって穴があると認識さ
れる場合の検索を示す説明図である。

【図１０】輪郭から曲率の最大値と最小値を検出するた
めの説明図である。

【図１１】輪郭が急激に凹んでいる場合の説明図であ
る。

【図１２】輪郭が尖っている場合の説明図である。

【図１３】実験例で使用した装置を示す概略図である。

【図１４】実施例で使用した閾値の説明図である。

【符号の説明】

１・・・・・ホッパー ２・・・・・被検査物（レーズン） ３・・・・・ベルト ４・・・・・カメラ ５・・・・・コンピュータ ６・・・・・エアー噴出器 ７・・・・・不良品回収箱 ８・・・・・スタンド台 ９・・・・・ビデオカメラ １０・・・・リング状蛍光ランプ １１・・・・光源による白色光 １２・・・・背景上に乗った被検査物

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA51 AA67 BB05 BB15 CC00 DD06 FF04 GG17 GG24 JJ03 JJ08 JJ24 MM02 PP15 QQ04 QQ08 QQ17 QQ24 QQ31 QQ32 QQ33 QQ34 SS02 TT03 3F079 AC21 BA11 CA41 CA44 CB29 CB33 CB35 CB36 4B061 AA01 AA02 AA06 AB04 AB06 AB08 AB09 BA16 BB05 BB09 BB10 BB11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】茎付レーズンを一列に並べる装置と、通過
   するレーズンを照明する照明装置と、照明されたレーズ
   ンの茎部を検出する少なくとも１以上のカメラと、不良
   品を回収する回収箱とからなる茎付レーズンの検出装置
   において、前記のカメラはコンピュータと連動して画像
   処理を自動的に行い、通過中のレーズンの茎部を検出し
   て画面表示することを特徴とする茎付レーズンの検出装
   置。
2. 【請求項２】上記照明装置は、通過するレーズンに環状
   の白色光源で均等に光を当てることを特徴とする請求項
   １記載の茎付レーズンの検出装置。
3. 【請求項３】上記照明装置は、通過するレーズンの背景
   を青色で示すことを特徴とする請求項１〜２記載の茎付
   レーズンの検出装置。
4. 【請求項４】上記カメラは、可視波長用のカラーカメラ
   であることを特徴とする請求項１記載の茎付レーズンの
   検出装置。