JP2010117331A - 粒状物品種検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】載置板に1乃至複数の被検査物品を載置して上方2方向から被検査物品を撮影する。また、載置板上の被検査物品の重量を計測する。撮影した画像とテンプレート画像との間で2次元画像マッチングを行う。また、撮影した画像からステレオ画像を合成し、テンプレートステレオ画像との間でステレオマッチングを行う。各マッチングで得た物品種候補の組み合わせのうち、総重量が計測された総重量に近似するものを抽出する。そして、抽出された物品種候補の組み合わせのうち、各マッチングにおけるテンプレート画像との距離の加重和が最小のものを選出し、これを物品種として特定する。
【選択図】図1
Description
最初に、本明細書において使用する記号について、次のように定めておく。
N:載置板上に置かれる被検査物品の個数(N≧1);
G(n):第n番目の撮像装置(カメラ)により撮影された画像(n=1,2,3);
Gi (n):画像G(n)から切り出されたi番目(i=1,…,N)の物品の切出画像;
Gi:切出画像Gi (1),Gi (2),Gi (3)の何れか(i=1,…,N);
Si:切出画像Gi (1),Gi (2)から生成されるステレオ画像
T1(p):物品pのテンプレート二次元画像;
T2(p):物品pのテンプレート・ステレオ画像;
T3(p):物品pのテンプレート印字画像;
T4(p):物品pのテンプレート刻印画像;
Qi:切出画像Gi(i=1,…,N)から抽出された模様画像(印字画像又は刻印画像);
Ai={pik (A)}:切出画像Gi(i=1,…,N)に対する第一の候補物品種集合;
Bi={pik (B)}:切出画像Gi(i=1,…,N)に対する第二の候補物品種集合;
Ci={pik (C)}:切出画像Gi(i=1,…,N)に対する第三の候補物品種集合;
Ei={pik (E)}:切出画像Gi(i=1,…,N)に対する第四の候補物品種集合;
Pi={pik}:切出画像Gi(i=1,…,N)に対する共通候補物品種集合;
(p1α1,…,pNαN):共通候補の順列(順列);
L1(Gi (n),T1(p)):切出画像Gi(i=1,…,N)とテンプレート二次元画像T1(p)との間の二次元画像距離;
L2(Si,T2(p)):ステレオ画像Si(i=1,…,N)とテンプレート二次元画像T1(p)との間のステレオ画像距離;
L3(Qi,T3(piαi)):印字画像ととの間の印字画像距離;
L4(Qi,T4(piαi)):刻印画像ととの間の刻印画像距離;
D1:第一の距離和(=ΣiL1(Gi,T1(p));
D2:第二の距離和(=ΣiL2(Si,T2(p));
D3:第三の距離和(=ΣiL3(Qi,T3(piαi)));
D4:第四の距離和(=ΣiL4(Qi,T4(piαi)));
c1,c2,c3,c4:加重和の重み係数.
本発明の粒状物品種検査装置の第1の構成は、被検査物品を載置する載置板と、
前記載置板上に載置される被検査物品を斜め上方から撮像する第一の撮像装置と、
前記載置板上に載置される被検査物品を前記第一の撮像装置とは異なる方角の斜め上方から撮像する第二の撮像装置と、
前記載置板上に載置された被検査物品の総重量Mを検出する計重器と、
前記第一及び第二の撮像装置で撮像されたそれぞれの画像から、前記載置板上に載置されたN個(N≧1)の被検査物品の画像を切り出して切出画像{G1 (n),…,GN (n)}(n=1,2:nは撮像装置の番号)を生成する領域分離手段と、
検査対象となる複数種の物品を、各物品種ごとに、その物品種pの物品を撮影したテンプレート二次元画像{T1(p)}、その物品種の物品のステレオ・画像であるテンプレート・ステレオ画像{T2(p)}、並びにその物品種の物品1個当たりの重量{m(p)}を当該物品種pと関連づけて記憶するテンプレート記憶手段と、
前記テンプレート記憶手段に記憶された各テンプレート二次元画像T1(p)と前記第一又は第二の撮像装置により撮像された前記各切出画像Gi (n)(i=1,…,N)との二次元画像マッチングを実行し、前記テンプレート二次元画像と前記切出画像との距離(以下「二次元画像距離」)L1(Gi (n),T1(p))が所定の閾値以下である候補となる物品種の集合(以下「第一の候補物品種集合」)Ai(i=1,…,N)を抽出する二次元画像マッチング手段と、
前記第一及び第二の撮像装置により撮像されるN組の前記切出画像の対{(G1 (1),G1 (2)),…,(GN (1),GN (2))}から、N個の被検査物品のステレオ画像{S1,…,SN}を合成するステレオ画像合成手段と、
前記テンプレート記憶手段に記憶された前記各テンプレート・ステレオ画像T2(p)と、前記ステレオ画像合成手段により合成された前記各ステレオ画像Si(i=1,…,N)とのステレオ・マッチングを実行し、前記テンプレート・ステレオ画像と前記ステレオ画像との距離(以下「ステレオ画像距離」)L2(Si,T2(p))が所定の閾値以下である候補となる物品種の集合(以下「第二の候補物品種集合」)Bi(i=1,…,N)を抽出するステレオ・マッチング手段と、
N個の前記各切出画像Gi(i=1,…,N)のそれぞれに対し、前記第一の候補物品種集合Aiと前記第二の候補物品種集合Biとに共通して含まれる物品種の集合(以下「共通候補物品種集合」)Pi=Ai∩Bi={pik}を抽出する共通候補抽出手段と、
N個の前記共通候補物品種集合P1,…,PNのそれぞれから1つずつ物品種を取り出して集めた共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)の中から、前記テンプレート記憶手段に記憶された物品種の物品1個当たりの重量を前記共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)について足し合わせた総重量Mjと、前記計重器が検出する総重量Mとの差|Mj−M|が所定の閾値εM以下となる共通候補の順列を抽出する重量判定手段と、
前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)に対して、各物品種piαiに対応するテンプレート二次元画像T1(piαi)とそれに対応する切出画像Gi (n)との距離をその共通候補の順列について足し合わせた第一の距離和D1=ΣiL1(Gi (n),T1(piαi))を算出する第一の距離和演算手段と、
前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)に対して、各物品種piαiに対応するテンプレート・ステレオ画像T2(piαi)とそれに対応するステレオ画像Siとの距離をその共通候補の順列について足し合わせた第二の距離和D2=ΣiL2(Si,T2(piαi))を算出する第二の距離和演算手段と、
前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列{(p1α1,…,pNαN)}のうち、前記第一の距離和D1と前記第二の距離和D2との加重和c1D1+c2D2が最小となる共通候補の順列を抽出し、前記載置板に載置された被検査物品の集合として出力する総合判定手段と、
を備えたことを特徴とする。
N個の前記各切出画像Gi (n)(i=1,…,N)のそれぞれについて、前記切出画像Gi (n)内の物品の表面に前記印字画像又は前記刻印画像(以下「模様画像」)が存在するか否かを判定し、前記模様画像が存在する場合にはその模様画像Qiを抽出する模様画像抽出手段と、
前記模様画像抽出手段により抽出された前記模様画像Qiが、印字画像であるか刻印画像であるかを判別する印字・刻印判別手段と、
前記印字・刻印判別手段により前記模様画像Qiが前記印字画像と判別された場合、前記テンプレート記憶手段に記憶された前記各テンプレート印字画像T3(p)と前記印字画像Qiとの画像マッチングを実行し、前記テンプレート印字画像と前記印字画像との距離である印字画像距離L4(Qi,T3(p))が所定の閾値以下である候補となる物品種の集合を第三の候補物品種集合Ci(i=1,…,N)として抽出する印字画像マッチング手段と、
前記印字・刻印判別手段により前記模様画像Qiが前記刻印画像と判別された場合、前記テンプレート記憶手段に記憶された前記各テンプレート刻印画像T4(p)と前記刻印画像Qiとの画像マッチングを実行し、前記テンプレート刻印画像と前記刻印画像との距離である刻印画像距離L4(Qi,T4(p))が所定の閾値以下である候補となる物品種の集合を前記第四の候補物品種集合Ei(i=1,…,N)として抽出する刻印画像マッチング手段と、
前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)に対して、各物品種piαiに対応するテンプレート印字画像T3(piαi)とそれに対応する印字画像Qiとの距離をその共通候補の順列について足し合わせた第三の距離和D3=ΣiL3(Qi,T3(piαi))を算出する第三の距離和演算手段と、
前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)に対して、各物品種piαiに対応するテンプレート刻印画像T4(piαi)とそれに対応する刻印画像Qiとの距離をその共通候補の順列について足し合わせた第四の距離和D4=ΣiL4(Qi,T4(piαi))を算出する第四の距離和演算手段と、
を備え、
前記総合判定手段は、前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列{(p1α1,…,pNαN)}のうち、前記第一の距離和D1、前記第二の距離和D2、前記第三の距離和D3、及び前記第四の距離和D4の加重和c1D1+c2D2+c3D3+c4D4(c1、c2,c3,c4は重み定数)が最小となる共通候補の順列を抽出し、前記載置板に載置された被検査物品の集合として出力すること
を特徴とする。
前記載置板上に載置される被検査物品を前記載置板の下方乃至斜め下方から前記載置板を透して撮像する第三の撮像装置を備え、
前記領域分離手段は、前記第一、第二、及び第三の撮像装置で撮像されたそれぞれの画像から、前記切出画像{G1 (n),…,GN (n)}(n=1,2,3:nは撮像装置の番号)を生成し、
前記二次元画像マッチング手段は、前記各テンプレート二次元画像T1k(k=1,2,…)と前記第一、第二、又は第三の撮像装置の何れかにより撮像された前記各切出画像Gi (n)(i=1,…,N)との二次元画像マッチングを実行し、前記二次元画像距離L1(Gi (n),T1k)が小さい順に、前記第一の候補物品種集合Ai(i=1,…,N)を抽出するものであることを特徴とする。
当該切出画像Giに模様画像Qiとして印字画像が含まれる場合には、前記第1の候補物品種集合Aiと前記第2の候補物品種集合Biと前記第3の候補物品種集合Ciとに共通して含まれる物品種の集合を前記共通候補物品種集合Pi=Ai∩Bi∩Ciとして抽出し、
当該切出画像Giに模様画像Qiとして刻印画像が含まれる場合には、前記第1の候補物品種集合Aiと前記第2の候補物品種集合Biと前記第四の候補物品種集合Eiとに共通して含まれる物品種の集合を前記共通候補物品種集合Pi=Ai∩Bi∩Eiとして抽出し、
当該切出画像Giに模様画像Qiが含まれない場合には、前記第1の候補物品種集合Aiと前記第2の候補物品種集合Biとに共通して含まれる物品種の集合を前記共通候補物品種集合Pi=Ai∩Biとして抽出すること
を特徴とする。
共通候補抽出モジュール37は、第1の候補物品種集合Aiと第2の候補物品種集合Biと第3の候補物品種集合Ciとに共通して含まれる物品種の集合を共通候補物品種集合Piとして抽出する。
共通候補抽出モジュール37は、第1の候補物品種集合Aiと第2の候補物品種集合Biと第四の候補物品種集合Eiとに共通して含まれる物品種の集合を共通候補物品種集合Piとして抽出する。
共通候補抽出モジュール37は、第1の候補物品種集合Aiと第2の候補物品種集合Biとに共通して含まれる物品種の集合を共通候補物品種集合Piとして抽出する。
すなわち、共通候補物品種集合Piは次のようになる。
2 撮影ユニット
3 制御装置
4 載置板
4a 遮光板
5 計重器
6 第一照明
7 第二照明
8 第三照明
9 第一カメラ
10 第二カメラ
11 第三カメラ
20 テンプレート記憶部
21 第一候補群記憶部
22 第二候補群記憶部
23 第三候補群記憶部
24 第四候補群記憶部
25 共通候補記憶部
26 共通候補順列記憶部
27 領域分離モジュール
28 画像選択モジュール
29 二次元画像マッチング・モジュール
30 ステレオ画像合成モジュール
31 ステレオ・マッチング・モジュール
32 模様画像抽出モジュール
33 照明コントローラ
34 印字・刻印判別モジュール
35 印字画像マッチング・モジュール
36 刻印画像マッチング・モジュール
37 共通候補抽出モジュール
38 重量判定モジュール
39,40,41,42 距離和演算モジュール
43 総合判定モジュール
44 出力モジュール
45 出力装置
A 包装袋
B 被検査物品
Claims (4)
- 被検査物品を載置する載置板と、
前記載置板上に載置される被検査物品を斜め上方から撮像する第一の撮像装置と、
前記載置板上に載置される被検査物品を前記第一の撮像装置とは異なる方角の斜め上方から撮像する第二の撮像装置と、
前記載置板上に載置された被検査物品の総重量Mを検出する計重器と、
前記第一及び第二の撮像装置で撮像されたそれぞれの画像から、前記載置板上に載置されたN個(N≧1)の被検査物品の画像を切り出して切出画像{G1 (n),…,GN (n)}(n=1,2:nは撮像装置の番号)を生成する領域分離手段と、
検査対象となる複数種の物品を、各物品種ごとに、その物品種pの物品を撮影したテンプレート二次元画像{T1(p)}、その物品種の物品のステレオ・画像であるテンプレート・ステレオ画像{T2(p)}、並びにその物品種の物品1個当たりの重量{m(p)}を当該物品種pと関連づけて記憶するテンプレート記憶手段と、
前記テンプレート記憶手段に記憶された各テンプレート二次元画像T1(p)と前記第一又は第二の撮像装置により撮像された前記各切出画像Gi (n)(i=1,…,N)との二次元画像マッチングを実行し、前記テンプレート二次元画像と前記切出画像との距離(以下「二次元画像距離」)L1(Gi (n),T1(p))が所定の閾値以下である候補となる物品種の集合(以下「第一の候補物品種集合」)Ai(i=1,…,N)を抽出する二次元画像マッチング手段と、
前記第一及び第二の撮像装置により撮像されるN組の前記切出画像の対{(G1 (1),G1 (2)),…,(GN (1),GN (2))}から、N個の被検査物品のステレオ画像{S1,…,SN}を合成するステレオ画像合成手段と、
前記テンプレート記憶手段に記憶された前記各テンプレート・ステレオ画像T2(p)と、前記ステレオ画像合成手段により合成された前記各ステレオ画像Si(i=1,…,N)とのステレオ・マッチングを実行し、前記テンプレート・ステレオ画像と前記ステレオ画像との距離(以下「ステレオ画像距離」)L2(Si,T2(p))が所定の閾値以下である候補となる物品種の集合(以下「第二の候補物品種集合」)Bi(i=1,…,N)を抽出するステレオ・マッチング手段と、
N個の前記各切出画像Gi(i=1,…,N)のそれぞれに対し、前記第一の候補物品種集合Aiと前記第二の候補物品種集合Biとに共通して含まれる物品種の集合(以下「共通候補物品種集合」)Pi=Ai∩Bi={pik}を抽出する共通候補抽出手段と、
N個の前記共通候補物品種集合P1,…,PNのそれぞれから1つずつ物品種を取り出して集めた共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)の中から、前記テンプレート記憶手段に記憶された物品種の物品1個当たりの重量を前記共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)について足し合わせた総重量Mjと、前記計重器が検出する総重量Mとの差|Mj−M|が所定の閾値εM以下となる共通候補の順列を抽出する重量判定手段と、
前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)に対して、各物品種piαiに対応するテンプレート二次元画像T1(piαi)とそれに対応する切出画像Gi (n)との距離をその共通候補の順列について足し合わせた第一の距離和D1=ΣiL1(Gi (n),T1(piαi))を算出する第一の距離和演算手段と、
前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)に対して、各物品種piαiに対応するテンプレート・ステレオ画像T2(piαi)とそれに対応するステレオ画像Siとの距離をその共通候補の順列について足し合わせた第二の距離和D2=ΣiL2(Si,T2(piαi))を算出する第二の距離和演算手段と、
前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列{(p1α1,…,pNαN)}のうち、前記第一の距離和D1と前記第二の距離和D2との加重和c1D1+c2D2が最小となる共通候補の順列を抽出し、前記載置板に載置された被検査物品の集合として出力する総合判定手段と、
を備えたことを特徴とする粒状物品種検査装置。 - 前記テンプレート記憶手段には、各物品種ごとに、その物品種の物品の表面に印字がある場合には、その印字を撮影した画像(以下「印字画像」)をテンプレート印字画像{T3(p)}として、当該物品種pと関連づけて記憶され、その物品種の物品の表面に刻印がある場合には、その刻印を撮影した画像(以下「刻印画像」)をテンプレート刻印画像{T4(p)}として、当該物品種pと関連づけて記憶されており、
N個の前記各切出画像Gi (n)(i=1,…,N)のそれぞれについて、前記切出画像Gi (n)内の物品の表面に前記印字画像又は前記刻印画像(以下「模様画像」)が存在するか否かを判定し、前記模様画像が存在する場合にはその模様画像Qiを抽出する模様画像抽出手段と、
前記模様画像抽出手段により抽出された前記模様画像Qiが、印字画像であるか刻印画像であるかを判別する印字・刻印判別手段と、
前記印字・刻印判別手段により前記模様画像Qiが前記印字画像と判別された場合、前記テンプレート記憶手段に記憶された前記各テンプレート印字画像T3(p)と前記印字画像Qiとの画像マッチングを実行し、前記テンプレート印字画像と前記印字画像との距離である印字画像距離L4(Qi,T3(p))が所定の閾値以下である候補となる物品種の集合を第三の候補物品種集合Ci(i=1,…,N)として抽出する印字画像マッチング手段と、
前記印字・刻印判別手段により前記模様画像Qiが前記刻印画像と判別された場合、前記テンプレート記憶手段に記憶された前記各テンプレート刻印画像T4(p)と前記刻印画像Qiとの画像マッチングを実行し、前記テンプレート刻印画像と前記刻印画像との距離である刻印画像距離L4(Qi,T4(p))が所定の閾値以下である候補となる物品種の集合を前記第四の候補物品種集合Ei(i=1,…,N)として抽出する刻印画像マッチング手段と、
前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)に対して、各物品種piαiに対応するテンプレート印字画像T3(piαi)とそれに対応する印字画像Qiとの距離をその共通候補の順列について足し合わせた第三の距離和D3=ΣiL3(Qi,T3(piαi))を算出する第三の距離和演算手段と、
前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列(p1α1,…,pNαN)に対して、各物品種piαiに対応するテンプレート刻印画像T4(piαi)とそれに対応する刻印画像Qiとの距離をその共通候補の順列について足し合わせた第四の距離和D4=ΣiL4(Qi,T4(piαi))を算出する第四の距離和演算手段と、
を備え、
前記総合判定手段は、前記重量判定手段により抽出された各共通候補の順列{(p1α1,…,pNαN)}のうち、前記第一の距離和D1、前記第二の距離和D2、前記第三の距離和D3、及び前記第四の距離和D4の加重和c1D1+c2D2+c3D3+c4D4(c1、c2,c3,c4は重み定数)が最小となる共通候補の順列を抽出し、前記載置板に載置された被検査物品の集合として出力すること
を特徴とする請求項1記載の粒状物品種検査装置。 - 前記載置板は、透光性の板材からなり、
前記載置板上に載置される被検査物品を前記載置板の下方乃至斜め下方から前記載置板を透して撮像する第三の撮像装置を備え、
前記領域分離手段は、前記第一、第二、及び第三の撮像装置で撮像されたそれぞれの画像から、前記切出画像{G1 (n),…,GN (n)}(n=1,2,3:nは撮像装置の番号)を生成し、
前記二次元画像マッチング手段は、前記各テンプレート二次元画像T1k(k=1,2,…)と前記第一、第二、又は第三の撮像装置の何れかにより撮像された前記各切出画像Gi (n)(i=1,…,N)との二次元画像マッチングを実行し、前記二次元画像距離L1(Gi (n),T1k)が小さい順に、前記第一の候補物品種集合Ai(i=1,…,N)を抽出するものであることを特徴とする請求項2記載の粒状物品種検査装置。 - 前記共通候補抽出手段は、N個の前記各切出画像Gi(i=1,…,N)のそれぞれに対し、
当該切出画像Giに模様画像Qiとして印字画像が含まれる場合には、前記第1の候補物品種集合Aiと前記第2の候補物品種集合Biと前記第3の候補物品種集合Ciとに共通して含まれる物品種の集合を前記共通候補物品種集合Pi=Ai∩Bi∩Ciとして抽出し、
当該切出画像Giに模様画像Qiとして刻印画像が含まれる場合には、前記第1の候補物品種集合Aiと前記第2の候補物品種集合Biと前記第四の候補物品種集合Eiとに共通して含まれる物品種の集合を前記共通候補物品種集合Pi=Ai∩Bi∩Eiとして抽出し、
当該切出画像Giに模様画像Qiが含まれない場合には、前記第1の候補物品種集合Aiと前記第2の候補物品種集合Biとに共通して含まれる物品種の集合を前記共通候補物品種集合Pi=Ai∩Biとして抽出すること
を特徴とする請求項2又は3に記載の粒状物品種検査装置。
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