JP2010054342A - イチゴ品質測定方法及びイチゴ品質測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イチゴ品質の判定のばらつきや判定ミス、判定漏れなどを回避して、自動かつ高精度にイチゴの品質を測定する。
【解決手段】イチゴに対して赤色光を照明し、赤色光に照明されたイチゴを撮影して画像を取得するステップ（ステップＳ１０）と、イチゴに対して緑色光を照明し、緑色光に照明されたイチゴを撮影して画像を取得するステップ（ステップＳ１２）と、イチゴに対して白色光を照明し、白色光に照明されたイチゴを撮影して画像を取得するステップ（ステップＳ１４）とを実行し、各ステップで取得された画像からイチゴの着色度を算出する（ステップＳ２２）ので、自動かつ高精度にイチゴの着色度を算出することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、イチゴ品質測定方法及びイチゴ品質測定装置に関し、特に、イチゴの選別に用いるイチゴの品質に関する指標の測定を行うためのイチゴ品質測定方法及びイチゴ品質測定装置に関する。

一般に、イチゴは、農作業者により農場で手摘みされた後コンテナに詰められて作業場に搬送され、選別者による目視にて品質ごとに選別される。この選別されたイチゴは、出荷販売用の充填用容器に詰め直され、数パックずつダンボール箱に収容された状態で集荷場等に出荷される。

上記のように、選別者による目視にてイチゴの品質が選別される場合、人によって判断基準に誤差があったり、判断ミスや見落としが生じたりして、選別にバラツキが生じるおそれがある。これにより、品質の悪い（着色にムラがある）イチゴが見過ごされて出荷されてしまう可能性もある。

これを解消するための方法として、例えば、特許文献１には、イチゴを撮影し、その撮影されたイチゴの画像の縦方向及び横方向の大きさ又はイチゴの画像の面積を計測して階級を判定したり、イチゴの画像の両サイドの輪郭線についての凹凸具合を計測し、かつイチゴの上半分を対象として未熟部分を示す白色系の色素数を計測し、かつイチゴ全体を対象として緑色系及び茶系の色素数を計測し、これらから総合的に等級を判定する方法が開示されている。

また、特許文献２には、物体の撮影画像（陰影画像）に基づいて、物体の形状を判定する方法が開示されている。

特開２００３−２５１２８２号公報 特許２８１３７６６号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、照明として白色光（蛍光灯）を用いているが、このような白色光のみを用いた場合、着色度の判定（果実表面の赤色部分が占める割合が大きいかなどの判別）を精度良く行うことができないおそれがある。特に、イチゴの場合、赤く熟した部分と白く未熟な部分との間には、ピンク色の部分があり、その部分を一律に熟した部分あるいは未熟な部分と判断してしまうと、着色度の判定の精度が低くなるおそれがある。

また、特許文献２においては、陰影画像を使用するため、着色度までは判別できない。

そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、イチゴの着色度を高精度に測定することが可能なイチゴ品質測定方法及びイチゴ品質測定装置を提供することを目的とする。

本発明のイチゴ品質測定方法は、イチゴに対して一軸方向から赤色光を照明し、前記赤色光に照明されたイチゴを撮影して第１の撮影データを取得する第１の撮影ステップと、前記イチゴに対して前記一軸方向から緑色光を照明し、前記緑色光に照明されたイチゴを撮影して、第２の撮影データを取得する第２の撮影ステップと、前記イチゴに対して前記一軸方向から白色光を照明し、前記白色光に照明されたイチゴを撮影して、第３の撮影データを取得する第３の撮影ステップと、前記第１〜第３の撮影ステップで取得された撮影データから前記イチゴの着色度を算出する着色度算出ステップと、を含んでいる。

これによれば、イチゴに対して赤色光を照射した場合に撮影される第１の撮影データには、イチゴの赤色（着色）部分、ピンク色（中間着色）部分、緑白色（未着色）部分が含まれ、イチゴに対して緑色光を照射した場合に撮影される第２の撮影データには、ピンク色（中間着色）部分、緑白色（未着色）部分、蔕部分が含まれ、イチゴに対して白色光を照射した場合に撮影される第３の撮影データには、イチゴの赤色（着色）部分、ピンク色（中間着色）部分が含まれるので、これらのデータを用いることにより、イチゴの赤色（着色）部分やピンク色（中間着色）部分の特定（イチゴ全体に占める割合や位置の特定）を高精度に行うことが可能となる。したがって、この情報を用いることでイチゴの着色度を高精度に算出することが可能となる。

この場合において、前記着色度算出ステップでは、前記第１の撮影データと前記第２の撮影データとの論理積から果実の緑色・中間着色領域に関するデータを算出するとともに、前記第１の撮影データと前記第３の撮影データとの論理積から赤色・中間着色領域に関するデータを算出し、前記果実の緑色・中間着色領域に関するデータと前記果実の赤色・中間着色領域に関するデータとの論理積から求められる果実中間着色領域に関するデータを用いて前記イチゴの着色度を算出することとすることができる。かかる場合には、データの論理積から算出される果実の緑色・中間着色領域に関するデータと、果実の赤色・中間着色領域に関するデータとから求められる果実中間着色領域に関するデータを用いることで簡易かつ高精度にイチゴの着色度を算出することが可能となる。

この場合において、前記着色度算出ステップでは、前記果実着色領域に含まれる画素数と、前記果実中間着色領域に含まれる画素数との差分に、前記果実中間着色領域に含まれる画素数を重み付け演算して加算した値を、前記第１の撮影データから特定される果実全体領域に含まれる画素数で除した結果を、前記イチゴの着色度とすることができる。かかる場合には、中間着色領域に含まれる画素数を重み付け演算した値（画素数）と、イチゴの赤色部分の画素数（果実着色領域に含まれる画素数と、果実中間着色領域に含まれる画素数との差分）とを加算した値（画素数）の、果実全体の画素数に対する割合を、イチゴの着色度とするので、中間着色領域（ピンク色の領域）を一律に着色部分あるいは未着色部分と扱う場合に比べて、イチゴの着色度の算出を高精度に行うことが可能となる。

本発明のイチゴ品質測定方法では、前記第１の撮影データと前記第２の撮影データとから、前記イチゴの形状に関する指標を算出する形状算出ステップを更に含むこととすることができる。かかる場合には、イチゴの着色度とあわせて、イチゴの形状に関する指標を算出することができ、イチゴの総合的な品質を測定することが可能となる。

この場合において、前記形状算出ステップでは、前記第１の撮影データから特定される果実全体領域の重心と、前記第２の撮影データから特定される蔕・果実未着色領域の重心とを結ぶ直線方向を、前記イチゴの基準方向に特定し、前記果実全体領域の重心を基準として、前記基準方向に関して前記蔕・果実未着色領域の重心の反対側の領域を抽出し、前記抽出された領域の三角形との非相似度合を、前記イチゴの形状に関する指標として算出することができる。かかる場合には、イチゴの果実の重心を基準として蔕とは反対側の領域の三角形との非相似度合をイチゴの形状に関する指標として算出するので、イチゴの蔕とは反対側の形状（先端形状）の良し悪しを数値化して判断することが可能となる。

本発明のイチゴ品質測定方法では、前記第１の撮影データから、前記イチゴの大きさを算出する大きさ算出ステップを更に含むこととすることができる。かかる場合には、イチゴの着色度とあわせて、イチゴの大きさを算出することが、イチゴの総合的な品質を測定することが可能となる。

また、本発明のイチゴ品質測定方法では、前記第１〜第３の撮影ステップは、照明方向及び撮影方向を異ならせて複数回行われることとすることができる。かかる場合には、イチゴの着色度及び／又はイチゴの形状、大きさをより高精度に測定することが可能となる。

本発明のイチゴ品質測定装置は、赤色光、緑色光、白色光を切り替えてイチゴを照明する照明手段と、前記照明手段により照明された前記イチゴをカラー撮影する撮影手段と、前記赤色光を照明している間に前記撮影手段により撮影された画像に基づいて取得された第１の撮影データと、前記緑色光を照明している間に前記撮影手段により撮影された画像に基づいて取得された第２の撮影データと、前記白色光を照明している間に前記撮影手段により撮影された画像に基づいて取得された第３の撮影データとから、前記イチゴの着色度を算出する算出手段と、を備えている。

これによれば、イチゴに対して照明手段から赤色光が照射された状態で撮像手段により撮影される第１の撮影データには、イチゴの赤色（着色）部分、ピンク色（中間着色）部分、緑白色（未着色）部分が含まれ、イチゴに対して緑色光を照射した場合に撮影される第２の撮影データには、ピンク色（中間着色）部分、緑白色（未着色）部分、蔕部分が含まれ、イチゴに対して白色光を照射した場合に撮影される第３の撮影データには、イチゴの赤色（着色）部分、ピンク色（中間着色）部分が含まれるので、これらのデータを用いることにより、イチゴの赤色（着色）部分やピンク色（中間着色）部分の特定（イチゴ全体に占める割合や位置の特定）を高精度に行うことが可能となる。したがって、算出手段は、これらのデータを用いることでイチゴの着色度を高精度に算出することが可能となる。

本発明のイチゴ品質測定方法及び装置によれば、イチゴの着色度を高精度に測定することができるという効果を奏する。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図１３に基づいて詳細に説明する。

図１には、本第１の実施形態に係るイチゴ品質測定装置１００が斜視図にて示されている。また、図２には、イチゴ品質測定装置１００を図１の反対側から見た状態が斜視図にて示されている。これら図１、図２に示すように、イチゴ品質測定装置１００は、イチゴ１５を保持する複数のイチゴ保持機構４０を有するイチゴ搬送装置９０と、イチゴ１５に対して単色光を照明する照明手段としての照明系３０と、イチゴ１５を撮影する撮影手段としてのカラーカメラ１０と、を備えている。

イチゴ搬送装置９０は、複数のイチゴ保持機構４０を矢印Ａ方向に沿って搬送するためのレール２５を有しており、複数のイチゴ保持機構４０は、矢印Ａ方向に関して所定間隔をあけた状態で不図示の駆動装置により駆動される。

イチゴ保持機構４０は、図１、図２に示すように、ステッピングモータ２８と、ステッピングモータ２８の軸４２に固定されたクリップ保持部４４と、クリップ保持部４４に固定されたクリップ４６とを有している。

ステッピングモータ２８は、図３のステッピングモータコントローラ２６による制御の下、軸４２を例えば９０°間隔で回転する。これにより、クリップ保持部４４、クリップ４６、及びクリップ４６に保持されたイチゴ１５が、一体となって、軸４２回りに９０°間隔で回転する。

クリップ４６は、収穫されたイチゴ１５の果柄部分を挟持して、イチゴ１５を保持するものである。

照明系３０は、概略リング状でイチゴ搬送装置９０に対向する側に凹溝状のＬＥＤ収容空間が形成された筐体３４と、筐体３４のＬＥＤ収容空間内部に設けられたＬＥＤ群（２４Ｗ，２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｗ）と、ＬＥＤ収容空間を閉塞する状態で筐体３４に貼付される偏光フィルム３２と、を有している。

ＬＥＤ群は、例えば、半径方向に関して配列された４列のＬＥＤ列を有している。このうち、ＬＥＤ収容空間の内周部近傍に配置されたＬＥＤ列は、白色ＬＥＤ２４Ｗから成り、白色ＬＥＤ２４ＷのＬＥＤ列の外側に配列されたＬＥＤ列は、赤色ＬＥＤ２４Ｒから成る。また、赤色ＬＥＤ２４Ｒの外側に配列されたＬＥＤ列は、緑色ＬＥＤ２４Ｇから成り、緑色ＬＥＤ２４Ｇの外側（ＬＥＤ収容空間の外周部近傍）に配列されたＬＥＤ列は、白色ＬＥＤ２４Ｗから成る。ただし、白色ＬＥＤ２４Ｗ、赤色ＬＥＤ２４Ｒ、及び緑色ＬＥＤ２４Ｇの配列方法としては、上記に限られるものではなく、種々の配列方法を採用することができる。例えば、上記においては、白色ＬＥＤ２４Ｗを２列設けたが、１列のみ設けることとしても良い。また、例えばＬＥＤの各色をランダムに（所定の規則性を持って）配置するようにしても良い。これらＬＥＤ２４Ｗ，２４Ｒ，２４Ｇは、図３に示す白色ＬＥＤ電源２２Ｗ、赤色ＬＥＤ電源２２Ｒ、緑色ＬＥＤ電源２２Ｇそれぞれにより点灯／消灯が制御される。

図１、図２に戻り、筐体３４に貼付された偏光フィルム３２は、ＬＥＤ２４Ｗ，２４Ｒ，２４Ｇのいずれかから発せられた単色光を偏光（Ｐ偏光又はＳ偏光）させるためのフィルムである。

カラーカメラ１０は、そのレンズ部分が照明系３０の筐体３４の中央部に存在する貫通孔３４ａ内に位置した状態で、照明系３０との位置関係が固定されている。このカラーカメラ１０のレンズ部分には、偏光フィルタ１２が設けられている。偏光フィルタ１２の偏光方向は、上記偏光フィルム３２の偏光方向と直角に設定されている。したがって、偏光フィルタ１２によると、ＬＥＤ２４Ｗ，２４Ｒ，２４Ｇから発せられた光の正反射光を除去することが可能である。

図３には、本第１の実施形態のイチゴ品質測定装置１００の制御系の構成がブロック図にて示されている。この図３に示すように、赤色ＬＥＤ電源２２Ｒ、緑色ＬＥＤ電源２２Ｇ、白色ＬＥＤ電源２２Ｗ、及びステッピングモータコントローラ２６のそれぞれは、デジタル入出力ボード２０に接続されており、デジタル入出力ボード２０は、制御部５０に接続されている。また、カラーカメラ１０も制御部５０に接続されている。

また、制御部５０は、デジタル入出力制御手段５２と、画像入力手段５４と、算出手段としての画像処理手段５６と、測定データ記録手段５８とを含んでいる。デジタル入出力制御手段５２は、デジタル入出力ボード２０を制御するものであり、画像入力手段５４は、カラーカメラ１０で撮影された画像を取得するためのものである。また、画像処理手段５６は、カラーカメラ１０から取得された画像を処理し、イチゴの品質に関する指標を算出するものであり、測定データ記録手段５８は、画像処理手段５６にて算出された指標を記録（記憶媒体に格納）するためのものである。

次に、本第１の実施形態のイチゴ品質測定装置１００による、イチゴの品質の測定方法について図４〜図１３に基づいて、詳細に説明する。

このイチゴの品質の測定は、カラーカメラ１０に対向する位置に配置されたイチゴ１５に対して実行される。なお、クリップ４６には、例えば、農作業者により農場で手摘みされたイチゴが自動又は手作業により取り付けられているものとする。

また、本第１の実施形態では、イチゴの品質として、果実着色度、果実形状、果実の大きさについての測定を行うものとする。以下、これらの測定方法について図４のフローチャートに沿って説明する。

（果実着色度の測定）
まず、図４のステップＳ１０において、制御部５０のデジタル入出力制御手段５２が、デジタル入出力ボード２０を介して、赤色ＬＥＤ電源２２ＲをＯＮにし、赤色ＬＥＤ２４Ｒのみを点灯させた後、カラーカメラ１０を用いて、赤色照明下のイチゴ１５の撮影を行う。この撮影画像は、画像入力手段５４を介して、画像処理手段５６に送信される。

この場合、図５に示すように、赤色（波長約６６０ｎｍ）の単色光をイチゴ１５に対して照射すると、着色度０％（緑白色）、着色度５０％（ピンク色）、着色度１００％（赤色）の部分に関しては分光反射率が高い一方で、葉（表）及び葉（裏）における分光反射率は低い。このため、カラーカメラ１０により撮影される画像は、図６に示すように、イチゴの果実部分（果実全体領域Ａ）の画像となる。なお、果実全体領域Ａをより精度良く抽出するために、画像処理手段５６は、撮影された画像のＲＧＢ成分を演算し、Ｒ成分が所定値よりも大きい画素のみを抽出することとしても良い。

次いで、図４のステップＳ１２では、制御部５０のデジタル入出力制御手段５２が、デジタル入出力ボード２０を介して、緑色ＬＥＤ電源２２ＧをＯＮにし、緑色ＬＥＤ２４Ｇのみを点灯させた後、カラーカメラ１０を用いて、緑色照明下のイチゴ１５の撮影を行う。

この場合、図５に示すように、緑色（波長約５２５ｎｍ）の単色光をイチゴ１５に対して照射すると、着色度０％（緑白色）、着色度５０％（ピンク色）、葉（表）及び葉（裏）の部分に関しては分光反射率が高い一方、着色度１００％（赤色）における分光反射率は低い。このため、カラーカメラ１０により撮影される画像は、図６に示すように、蔕・果実未着色領域Ｂの画像となる。この蔕・果実未着色領域Ｂは、イチゴ１５のうち、緑色部分、緑白色部分、ピンク色部分まで含む領域である。なお、蔕・果実未着色領域Ｂをより精度良く抽出するために、画像処理手段５６は、撮影された画像のＲＧＢ成分を演算し、Ｇ成分が所定値よりも大きい画素のみを抽出することとしても良い。

次いで、図４のステップＳ１４では、制御部５０のデジタル入出力制御手段５２が、デジタル入出力ボード２０を介して、白色ＬＥＤ電源２２ＷをＯＮにし、白色ＬＥＤ２４Ｗのみを点灯させた後、カラーカメラ１０を用いて、白色照明下のイチゴ１５の撮影を行う。

このように白色の単色光をイチゴ１５に対して照射した場合、着色度０％（緑白色）、着色度５０％（ピンク色）、着色度１００％（赤色）、葉（表）及び葉（裏）のほぼ全てにおける分光反射率が高いことから、カラーカメラ１０により撮影される画像は、イチゴ１５のほぼ全体の画像となる。そこで、画像処理手段５６は、撮影された画像のＲＧＢ成分を演算し、Ｒ成分からＧ成分を減じた成分が所定値よりも大きい画素部分を抽出することで、図６に示す果実着色領域Ｃを抽出する。なお、果実着色領域Ｃは、イチゴ１５のうち、ピンク色部分と赤色部分とを含む領域である。

次いで、ステップＳ１６では、画像処理手段５６が、ステップＳ１０で取得した果実全体領域ＡとステップＳ１２で取得した蔕・果実未着色領域Ｂとの論理積をとる（領域ＡとＢとの共通部分を抽出する）ことにより、図６に示す、緑色＋中間着色（ピンク色）領域Ｄを抽出する。

次いで、ステップＳ１８では、画像処理手段５６が、ステップＳ１０で取得した果実全体領域ＡとステップＳ１４で取得した果実着色領域Ｃとの論理積をとる（領域ＡとＣとの共通部分を抽出する）ことにより、図６に示す赤色＋中間着色（ピンク色）領域Ｅを抽出する。なお、上記のように果実全体領域Ａと果実着色領域Ｃとから赤色＋中間着色（ピンク色）領域Ｅを抽出することにより、果実着色領域Ｃの画像に含まれるノイズを除去することができる。また、白色照明下でイチゴ１５を撮影した際に、イチゴの縁部分が不鮮明になったり、蔕部分の陰影などにより色の境目が不鮮明になった場合にも、上記抽出により、領域Ｅを高精度に抽出することが可能である。

次いで、ステップＳ２０では、画像処理手段５６が、ステップＳ１６で取得した緑色＋中間着色（ピンク色）領域ＤとステップＳ１８で取得した赤色＋中間着色（ピンク色）領域Ｅとの論理積をとる（領域Ｄと領域Ｅとの共通部分を抽出する）ことにより、図６に示す中間着色（ピンク色）領域Ｆを抽出する。

次いで、ステップＳ２２では、画像処理手段５６が、領域Ａと領域Ｅと領域Ｆとを用いて、果実着色度を次式（１）に基づいて演算する。ここで、次式（１）のＰ（Ａ）は領域Ａに含まれる画素数を意味し、Ｐ（Ｅ）は領域Ｅに含まれる画素数を意味し、Ｐ（Ｆ）は領域Ｆに含まれる画素数を意味する。
{（Ｐ（Ｅ）−Ｐ（Ｆ））＋α・Ｐ（Ｆ）}／Ｐ（Ａ） …（１）

上式（１）の分母は、イチゴの果実部分全体の画素数を意味し、分子は、果実のうち赤色部分の実質的な画素数を意味している。ここで、赤色部分の実質的な画素数とは、中間着色（ピンク色）領域の画素数をα（０≦α≦１）で重み付け演算したものと、赤色部分（ピンク色を含まない）の画素数（Ｐ（Ｅ）−Ｐ（Ｆ））との和である。なお、αは、ピンク色部分の１画素を、赤色部分の何画素（０以上１以下）として取り扱うかについて換算するための係数である。

ここで、換算係数αの決定方法について簡単に説明する。

図７には、赤色部分のみを赤色と判断する場合（α＝０の場合）と、赤色部分とピンク色部分を赤色と判断する場合（α＝１の場合）における、目視判定と画像処理判定の相関関係が示されている。この図７に示すように、赤色部分のみを赤色と判定する場合にも、赤色部分とピンク色部分の両方を赤色と判定する場合にも、目視判定との間にはバラツキがあることが分かる。したがって、本実施形態では、目視判定と画像処理判定とのバラツキが小さくなるように（すなわち、相関係数Ｒ²が１に極力近づくように）、αを調整することとする。

なお、換算係数αは、例えば、イチゴの品種ごとに実験やシミュレーション等に基づいて予め決定しておいても良いし、農場ごと、地域ごとに設定することとしても良い。

また、換算係数αは、例えば目視判定による着色度とピンク部分の面積割合の平均値（及び標準偏差）を示す図８のようなグラフに基づいて、決定することとしても良い。この場合、図８に基づいて、換算係数αを、赤色部分の全体に占める割合に応じて変更することとしても良い。

以上のように、上式（１）を用いることにより、果実全体における、実質的な赤色部分の割合（ピンク色の重みを考慮した割合）を精度良く算出することが可能である。

（果実形状の算出）
次に、イチゴの果実形状の算出方法について説明する。この果実形状の算出においては、図４に点線にて示す処理を実行する。したがって、果実形状の算出においては、ステップＳ１０で取得された果実全体領域ＡとステップＳ１２で取得された蔕・果実未着色領域Ｂとが用いられる。

まず、図４のステップＳ３０では、画像処理手段５６が、果実全体領域Ａと蔕・果実未着色領域Ｂとから、果実方向（果実の基準方向（上下方向））を算出する。より詳細には、図９（ａ）に示すようなイチゴが評価対象である場合において、果実全体領域Ａは、図９（ｂ）のような画像として取得され、蔕・果実未着色領域Ｂは、図９（ｃ）のような画像として取得されるので、画像処理手段５６は、各画像を用いて、図９（ｄ）に示す各領域Ａ、Ｂの重心Ｇａ，Ｇｂをそれぞれ算出する。そして、重心Ｇａ，Ｇｂを結ぶ直線方向（図９（ｄ）では破線にて図示）を果実の基準方向として決定する。

次いで、図９（ｅ）に示すように、画像処理手段５６は、果実部分を基準方向が上下方向と一致するように回転した後、図４のステップＳ３２において、果実全体領域Ａと基準方向とを用いて、図９（ｆ）に示すように、重心Ｇａよりも下側の領域（果実下半分領域）を抽出する。

次いで、画像処理手段５６は、図４のステップＳ３４において、図９（ｇ）に示すように果実下半分領域と、三角形との非相似度合（乱形度とも呼ぶ）を計算する。なお、この非相似度合（乱形度）は、果実形状を示す指標値として扱われるものである。

ここで、果実下半分領域の外形が、図１０（ａ）に示すような形状である場合、非相似度合を計算するために用いる三角形としては、果実下半分領域の外形の最下点Ｍａと上辺とから規定される三角形を用いることとする。

また、果実下半分領域の外形が、図１０（ｂ）に示すような形状（複数の局所的な最下点Ｌ１，Ｌ２がある形状）である場合、それら局所的な最下点Ｌ１，Ｌ２の重心（中点）Ｍｂと上辺とにより規定される三角形を用いることとする。

図９の例では、果実下半分領域の外形が、図１０（ｂ）のような２つの局所的な最下点を有しているので、それらの重心（中点）と上辺とから形成される三角形と、果実下半分領域との非相似度合（乱形度）を次式（２）より計算する。
非相似度合（乱形度）
＝果実下半分領域の面積（画素数）／三角形の面積（画素数）…（２）

図１１（ａ）〜図１１（ｆ）には、果実下半分領域の形状ごとの非相似度合（乱形度）の具体的な例が示されている。これら図１１（ａ）〜図１１（ｆ）に示すように、果実下半分領域が三角形に近く、イチゴとして見栄えが良いものほど、非相似度合（乱形度）の値が小さいことがわかる。

また、本実施形態では、非相似度合（乱形度）に基づいて、イチゴの等級を「秀」、「優」、「良」の判定基準の策定を行うことも可能である。具体的には、例えば、発明者により行われた、ある農場において収穫されたイチゴの非相似度合（乱形度）のサンプリング結果を示す図１２に基づいて、形の良い方（非相似度合の小さいほう）から所定％に相当するイチゴが「秀」となるように非相似度合と等級とを関連付け、次の所定％に該当するイチゴが「優」となるように非相似度合と等級とを関連付け、それ以外が「良」となるように非相似度合と等級とを関連付けたりするなどして、等級判定基準の策定を行うことが可能である。

（果実の大きさについての取得）
果実の大きさについては、ステップＳ４０において、果実全体領域Ａの画素数を演算し、当該画素数を果実の大きさの指標値として扱うものとする。

ところで、本第１の実施形態では、イチゴ保持機構４０がステッピングモータ２８を有しており、イチゴ１５を９０°間隔で回転させることができることから、上述した果実着色度、果実形状、果実の大きさについての指標値の取得を、イチゴの向きを９０°ずつ変更しながら行い、それらの平均値を求めることとする。

この場合、果実質量と果実全体領域の面積との関係を示す図１３から分かるように、４方向から果実の大きさを取得して取得結果を平均したほうが、１方向（正面）からのみ果実の大きさを取得した場合よりも、高精度な測定を行うことができる（相関係数Ｒ²が１に近似する）。また、大きさ以外の指標値（果実着色度及び果実形状）についても同様に、４方向から取得した結果を平均することにより、高精度な測定を行うことができる。なお、撮影は、９０°間隔で４方向から行う場合に限らず、２方向、３方向又はそれ以上の方向から撮影して、各指標値を算出するようにしても良い。

以上のようにして取得されたイチゴ１５の果実着色度、果実形状、果実の大きさについての指標値（平均値）は、図３の制御部５０内の測定データ記録手段５８に記憶される。そして、必要に応じて、測定データ記録手段５８から上記指標値が読み出される。

また、イチゴ搬送装置９０は、イチゴ１５を赤、緑、白色で照明して撮影した後に、複数のイチゴ保持機構４０を、図１、図２のＡ方向に所定距離だけ移動させる（ずらす）ようにし、当該状態でカラーカメラ１０に対向する位置に配置されたイチゴに関して品質測定を実行する。

以上説明したように、本第１の実施形態によると、イチゴ１５に対して赤色光を照射した場合に撮影される撮影データからは、イチゴ１５の赤色（着色）部分、ピンク色（中間着色）部分、緑白色（未着色）部分を含む果実全体領域Ａが取得され、イチゴに対して緑色光を照射した場合に撮影される撮影データからは、ピンク色（中間着色）部分、緑白色（未着色）部分、蔕部分を含む蔕・果実未着色領域Ｂが取得され、イチゴ１５に対して白色光を照射した場合に撮影される撮影データから、イチゴ１５の赤色（着色）部分、ピンク色（中間着色）部分を含む果実着色領域Ｃが取得されるので、これらのデータを用いることにより、イチゴの赤色（着色）部分やピンク色（中間着色）部分の特定（イチゴ全体に占める割合や位置の特定）を高精度に行うことができる。したがって、この特定された情報を用いることでイチゴの着色度を高精度に算出することができる。この場合、人による目視判定などが行われないことから、判定のばらつきや判定ミス、判定漏れなどを回避することができる。

また、本第１の実施形態では、果実着色度を求める際には、上記データの論理積から算出される果実の緑色・中間着色領域に関するデータと、果実の赤色・中間着色領域に関するデータとから求められる果実中間着色（ピンク色）領域に関するデータを用いるので、高精度にイチゴの着色度を算出することができる。特に、本第１の実施形態では、中間着色（ピンク色）領域に含まれる画素数を重み付け演算して、イチゴの赤色部分の画素数と加算した画素数の、果実全体の画素数における割合をイチゴの着色度とするので、中間着色領域（ピンク色の領域）を一律に着色部分あるいは未着色部分と扱う場合に比べて、イチゴの着色度の算出を高精度に行うことができる。

また、本第１の実施形態では、イチゴの着色度とあわせて、イチゴの形状に関する指標を算出することができるので、イチゴの品質を総合的に評価することができる。この場合、イチゴの果実の重心を基準として蔕とは反対側の領域の三角形との非相似度合をイチゴの形状に関する指標として算出するので、イチゴの蔕とは反対側の形状（先端形状）の良し悪しを数値化して判断することが可能となる。

また、本第１の実施形態では、イチゴの着色度とあわせて、イチゴの大きさを算出することができるので、イチゴの品質を総合的に評価することができる。

なお、上記第１の実施形態では、イチゴの撮影を赤色照明、緑色照明、白色照明の下で順に行うこととしたが、これに限られるものではなく、照明の順番は任意である。

なお、上記実施形態では、イチゴを複数方向から撮影する場合について説明したが、これに限られるものではなく、１方向からのみイチゴを撮影することとしても良い。

また、上記第１の実施形態では、イチゴ搬送装置９０のイチゴ保持機構４０に保持されたイチゴの品質を測定する場合について説明したが、これに限らず、イチゴを摘み取った後に、コンテナ等に収容されたイチゴの品質を直接測定するような場合に適用することも可能である。この場合、イチゴの方向は、バラバラであることが多いことから、図４のステップＳ３０において果実方向を決定する処理は、このような場合に特に有効である。

≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態は、本発明のイチゴ品質測定装置を、イチゴの自動収穫のアシストに用いる点に特徴を有している。

図１４には、本第２の実施形態に係るイチゴ自動収穫装置１０００が、斜視図にて示されている。このイチゴ自動収穫装置１０００は、高設栽培農場に設けられたイチゴ収穫ロボット２００と、イチゴを高設栽培する栽培ベッド１４０と、栽培ベッド１４０を移動させるベルトコンベア１７７と、上記第１の実施形態と同様のカラーカメラ１０及び照明系３０と、イチゴの３次元位置を測定するステレオビジョンＳＶとを備えている。

イチゴ収穫ロボット２００は、地面に固定された台座１３０と、台座１３０上に設けられたアーム機構１２０と、アーム機構１２０の先端部に設けられたハンド機構１１０と、台座１３０上に設けられた、収穫したイチゴを収集するためのトレー１５０とを備えている。

カラーカメラ１０及び照明系３０は、台座１３０と所定の位置関係を維持した状態で不図示の保持具により保持されており、ステレオビジョンＳＶも台座１３０と所定の位置関係を維持した状態で不図示の保持具により保持されている。

このように構成されるイチゴ自動収穫装置１０００によると、ステレオビジョンＳＶによる測定結果をモニタしつつ、ベルトコンベア１７７を介して栽培ベッド１４０を所定の位置（カラーカメラ１０の視野内に特定のイチゴが入る位置）に位置決めした状態で、第１の実施形態と同様に、照明系３０及びカラーカメラ１０を用いて、イチゴを赤、緑、白色照明で照明しつつ撮影する。そして、図３の画像処理手段５６が、イチゴの品質（着色度、形状、大きさ）に関する指標値を測定し、これらの指標値に基づいて、当該イチゴが収穫時期に達しているか否か、商品価値があるか否か等を総合的に判定するとともに、イチゴの収穫を行っても良いか否かを判断する。

そして、イチゴの収穫を行っても良いと判断された場合には、画像処理手段５６が、制御部５０内の不図示の制御手段（ロボット制御手段）に指示を出す。ロボット制御手段は、収穫対象のイチゴを収穫するための動作をイチゴ収穫ロボット２００が行うように指示を出すことにより、イチゴ収穫ロボット２００によるイチゴの収穫を実行する。

その後は、栽培ベッド１４０の移動→イチゴの品質測定→収穫判定→収穫の実行又は非実行→栽培ベッド１４０の移動…を繰り返す。このような処理を繰り返し実行することにより、品質の良いイチゴのみを自動収穫することが可能である。

なお、本第２の実施形態では、品質の良いイチゴを収穫する場合について説明したが、これに限らず、品質の悪いイチゴのみを取り除く（間引きのために伐採する）ようなシーケンスを採用することとしても良い。

なお、上記実施形態では、イチゴ収穫ロボット２００の台座が固定で、栽培ベッド１４０が移動する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、栽培ベッドが固定で、イチゴ収穫ロボット２００が移動するような構成を採用しても良い。この場合、イチゴ収穫ロボット２００のアーム先端の近傍に、カラーカメラ１０及び照明系３０を設けることとしても良い。

上述した各実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

第１の実施形態に係るイチゴ品質測定装置を示す斜視図である。 イチゴ品質測定装置を図１の反対側から見た状態を示す斜視図である。 イチゴ品質測定装置の制御系を示すブロック図である。 イチゴの品質に関する指標値を算出する方法を示すフローチャートである。 イチゴ各部の分光反射率を示す図及び各色の相対発光強度を示す図である。 画像処理手段による画像処理の手順を示す図である。 赤色のみを赤色部分として取り扱う場合、及び赤色とピンク色を赤色部分として取り扱う場合における、目視判定と画像処理判定の相関関係を示す図である。 目視判定による着色度と、ピンク部分の面積割合の平均値を示す図である。 果実形状の測定手順を示す図である。 果実下半分領域と比較する三角形の決定方法について示す図である。 乱形度の具体例を示す図である。 乱形度ごとのサンプル全体における割合を示す図である。 １方向のみからの測定と４方向からの測定を比較したグラフである。 第２の実施形態に係るイチゴ自動収穫装置の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０ カラーカメラ（撮影手段）
１５ イチゴ
３０ 照明系（照明手段）
５６ 画像処理手段（算出手段）
１００ イチゴ品質測定装置

Claims (8)

1. イチゴに対して一軸方向から赤色光を照明し、前記赤色光に照明されたイチゴを撮影して第１の撮影データを取得する第１の撮影ステップと、
   前記イチゴに対して前記一軸方向から緑色光を照明し、前記緑色光に照明されたイチゴを撮影して第２の撮影データを取得する第２の撮影ステップと、
   前記イチゴに対して前記一軸方向から白色光を照明し、前記白色光に照明されたイチゴを撮影して第３の撮影データを取得する第３の撮影ステップと、
   前記第１〜第３の撮影ステップで取得された撮影データから前記イチゴの着色度を算出する着色度算出ステップと、を含むイチゴ品質測定方法。
2. 前記着色度算出ステップでは、
   前記第１の撮影データと前記第２の撮影データとの論理積から果実の緑色・中間着色領域に関するデータを算出するとともに、前記第１の撮影データと前記第３の撮影データとの論理積から赤色・中間着色領域に関するデータを算出し、
   前記果実の緑色・中間着色領域に関するデータと前記果実の赤色・中間着色領域に関するデータとの論理積から求められる果実中間着色領域に関するデータを用いて前記イチゴの着色度を算出することを特徴とする請求項１に記載のイチゴ品質測定方法。
3. 前記着色度算出ステップでは、
   前記果実着色領域に含まれる画素数と、前記果実中間着色領域に含まれる画素数との差分に、前記果実中間着色領域に含まれる画素数を重み付け演算して加算した値を、前記第１の撮影データから特定される果実全体領域に含まれる画素数で除した結果を、前記イチゴの着色度とすることを特徴とする請求項２に記載のイチゴ品質測定方法。
4. 前記第１の撮影データと前記第２の撮影データとから、前記イチゴの形状に関する指標を算出する形状算出ステップを更に含む請求項１〜３のいずれか一項に記載のイチゴ品質測定方法。
5. 前記形状算出ステップでは、
   前記第１の撮影データから特定される果実全体領域の重心と、前記第２の撮影データから特定される蔕・果実未着色領域の重心とを結ぶ直線方向を、前記イチゴの基準方向に特定し、
   前記果実全体領域の重心を基準として、前記基準方向に関して前記蔕・果実未着色領域の重心の反対側の領域を抽出し、
   前記抽出された領域の三角形との非相似度合を、前記イチゴの形状に関する指標として算出することを特徴とする請求項４に記載のイチゴ品質測定方法。
6. 前記第１の撮影データから、前記イチゴの大きさを算出する大きさ算出ステップを更に含む請求項１〜５のいずれか一項に記載のイチゴ品質測定方法。
7. 前記第１〜第３の撮影ステップは、照明方向及び撮影方向を異ならせて複数回行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のイチゴ品質測定方法。
8. 赤色光、緑色光、白色光を切り替えてイチゴを照明する照明手段と、
   前記照明手段により照明された前記イチゴをカラー撮影する撮影手段と、
   前記赤色光を照明している間に前記撮影手段により撮影された画像に基づいて取得された第１の撮影データと、前記緑色光を照明している間に前記撮影手段により撮影された画像に基づいて取得された第２の撮影データと、前記白色光を照明している間に前記撮影手段により撮影された画像に基づいて取得された第３の撮影データとから、前記イチゴの着色度を算出する算出手段と、を備えるイチゴ品質測定装置。

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