JP2014145639A

JP2014145639A - 食品検査装置

Info

Publication number: JP2014145639A
Application number: JP2013013954A
Authority: JP
Inventors: Kiyohisa Yano; 清久矢野; Naoki Yokota; 直樹横田
Original assignee: TDI PRODUCT SOLUTION CO Ltd
Current assignee: TDI PRODUCT SOLUTION CO Ltd
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2014-08-14

Abstract

【課題】パッケージ内に複数の具材を有する食品の具材抜けについて、既存の製造ラインに容易に組み込むことができ、簡単な設定で検査可能な食品検査装置を提供する。
【解決手段】カラーカメラの画像データにより具材抜けを判定する食品検査装置において、具材ごとの判定基準をあらかじめ設定する基準設定手段と、判定基準と検査対象の画像データとを比較し判定する判定手段とを有し、基準設定手段は、具材ごとに定められた検査領域内のＲＧＢ情報をＨＳＬ情報に変換する色変換手段と、ＨＳＬ情報から色情報を抽出する色抽出手段と、色情報から具材の面積を計測する面積計測手段と、検査領域と色情報と面積を登録する具材情報記憶手段とを備え、判定手段は、色変換手段、色抽出手段、面積計測手段と、得られた面積と具材情報記憶手段に記録された面積とを比較して許容値の範囲内にあるかを判定する具材抜け判定手段とを備えている。

【選択図】図１

Description

本発明は、食品検査装置に関し、詳しくは、弁当のようにパッケージ内に複数の具材を有する食品について、具材抜けがないかを検査する食品検査装置に関する。

従来から、弁当、チルド麺、カップ麺のようにパッケージ内に複数の具材を有する食品の製造ラインにおいて、具材抜けの検査は、目視によって実施されている。一方、大量に生産されるような食品については、その製造欠陥を画像により検査する装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−９９７８６号公報

しかしながら、特許文献１記載のように大量生産される菓子等の食品については、欠陥かどうかを判定するための基準を一度設定すればよいが、弁当のように日替わりで具材が変わってしまう場合には、その都度設定しなければならず、製造現場での設定が複雑な作業となるため、そのような商品に対応できるものは今までなかった。

そこで本発明は、パッケージ内に複数の具材を有する食品の具材抜けについて、既存の製造ラインに容易に組み込むことができ、簡単な設定で検査することができる食品検査装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の食品検査装置は、パッケージ内に複数の具材を有する食品をカラーカメラで撮像した画像データに基づき具材抜けの有無を判定する食品検査装置において、基準となる食品の画像データから具材ごとの判定の基準をあらかじめ設定する基準設定手段と、前記基準設定手段で設定された基準と検査対象となる食品の画像データとを比較して判定する判定手段とを有し、前記基準設定手段は、基準となる食品の画像データから具材ごとに定められた検査領域内のＲＧＢのカラー情報を色相、彩度、明度のＨＳＬ情報に変換する色変換手段と、該ＨＳＬ情報から色情報を抽出する色抽出手段と、前記色抽出手段から抽出された色情報をもとに具材の面積を計測する面積計測手段と、検査領域と色情報と面積を具材基準情報として登録する具材情報記憶手段とを備え、前記判定手段は、検査対象となる食品の画像データにおける前記検査領域内の色情報と面積を得るための前記色変換手段、前記色抽出手段、前記面積計測手段とを備えるとともに、得られた面積と前記具材情報記憶手段に記録された面積とを比較して、あらかじめ設定された許容値の範囲内にあるかを判定する具材抜け判定手段とを備えていることを特徴としている。

また、前記色抽出手段は、標準偏差、度数、面積比率により演算処理を行っていることを特徴としている。さらに、前記基準設定手段は、基準となる食品の画像データのパッケージの縁をエッジ検出するエッジ検出手段を備え、前記判定手段は、検査対象となる食品の画像データを前記エッジ検出手段で検出されたエッジに位置補正する位置補正手段を備えていることを特徴としている。また、前記判定手段は、前記具材抜け判定手段における判定結果を画像データとともに記憶する検査結果記憶手段を備えていると好適である。

本発明の食品検査装置によれば、具材ごとに判定基準を容易に登録することができるので、日替わりで具材が変わるような場合であっても複雑な作業は必要とせず、また、既存の製造ラインへの導入も容易であり、目視検査による労力を削減することができる。

さらに、色情報を抽出する際に、標準偏差、度数、面積比率により演算処理を行っていることから、必要以上の情報を取得しないように制限しており、検査における基準設定に対する負荷が少なく、確実な検査が行える。また、基準となる食品の画像データのエッジ検出を行い、検査対象となる食品の画像データの位置補正がされることから、搬送コンベア内でパッケージが多少ずれたりしているような場合でも、確実に検査することができる。さらに、検査結果を画像データに記憶しておくことにより、トラブルなどの原因追跡にも有用である。

本発明の食品検査装置の一形態例の構成を示す説明図である。基準設定手段の構成を示す説明図である。判定手段の構成を示す説明図である。良品の弁当を示す画像データの図である。天ぷらの位置がずれた弁当の画像データの図である。にんじんが欠品した弁当の画像データの図である。

図１乃至図３は本形態例に示す食品検査装置１１の構成を示す説明図である。搬送コンベア（製造ライン）１上を、複数の具材が盛られた弁当２が流れており、その上部から照明３により照らされた弁当２を撮像するカラーカメラ４が備えられている。なお、搬送コンベア１上に流れてくる検査対象である弁当２を確実に撮像するため、タイミングセンサ（図示しない）が設けられている。食品検査装置１１は、具材抜けの有無の判定基準となる良品の弁当の具材情報を具材ごとに設定する基準設定手段５と、該基準設定手段で設定された基準と検査対象となる食品の画像データを比較して具材抜けかどうかを判定する判定手段６とを備えている。

まず、具材抜けの判定基準となる良品の弁当についての具材情報を、基準設定手段５により設定する。カラーカメラ４で撮像された良品の弁当２の画像データ（図４）について、エッジ検出手段５１において、弁当のパッケージ（容器）の縁のエッジ検出を行う。次に、検査領域設定手段５２により、登録したい具材の検査領域を設定する。例えば、図４の天ぷら２１について、具材情報を登録したい場合には、図４の検査領域２２のように設定する。

この検査領域２２の範囲の中で、具材の色情報を抽出する。天ぷら２１について、図４に示すように色情報の抽出領域２３を指定すると、色変換手段５３により画像データのＲＧＢのカラー情報を色相、彩度、明度のＨＳＬ情報（色相Ｈ：０〜２５５、彩度Ｓ：０〜２５５、明度Ｌ：０〜２５５）に変換し、色抽出手段５４により色情報が抽出される。

色抽出手段５４では、抽出領域２３のＨＳＬ情報から、それぞれのＭＡＸ・ＭＩＮ値を求めているが、余計な情報を抽出しないために、ＨＳＬ情報の平均、標準偏差、度数、面積比率を基に色相、彩度、明度の変化を定義し、変化度の分布から判定の基準となるＨＳＬ値を求めている。

色抽出手段５４において、標準偏差を用いるのは、対象の範囲が広すぎると余計な色まで範囲としてしまうことから、色のバラツキや輝度変化の標準偏差を考慮することにより制限をかけ、対象範囲外の色の影響による判定誤差を少なくするためである。標準偏差１０未満の場合には、判定の基準となる色のバラツキが小さいので、取得したＭＡＸ・ＭＩＮ値をそのまま判定に使用できるが、標準偏差１０以上の場合には、バラツキが大きく、判定に対する信頼性に影響が出てくるため、ＭＡＸ・ＭＩＮ値を全体の平均値±1σと定義して演算することにより、抽出したい色範囲（バラツキ）に制限を掛けている。

さらに、抽出した領域内の値の発生度数をカウントし、ピーク値の０．５％未満となる色情報については、ＭＡＸ・ＭＩＮ値の設定には含めないものと定義して演算することにより判定の信頼度を上げている。

また、面積比率を用いることについても、対象の性質によって取得したくない色を制限するためであり、度数と同様に焦げ目や具材の特徴には含まれない部分を抽出対象から外すことを目的とするものである。抽出した領域内の値の発生度数をカウントし、領域全体の１．０％未満となる色情報については、ＭＡＸ・ＭＩＮ値の設定には含めないものと定義して演算することにより判定の信頼度を上げている。

例えば天ぷら２１の場合、焦げ目や具材の特徴には含まれない部分を抽出対象から外すために、抽出領域２３におけるＨＳＬ初期値（色相Ｈ：１７〜３５、彩度Ｓ：９５〜２５４、明度Ｌ：９４〜１７３）を、焦げ目や具材の特徴には含まれない部分を抽出対象から外すために上記手法により、ＨＳＬ値（色相Ｈ：２４〜３４、彩度Ｓ：１７７〜２１７、明度Ｌ：１１３〜１４３）と演算し、これを基準となる色情報として抽出している。

次に、検査領域２２内で、前記色抽出手段５４で抽出された色情報をＭＡＸ・ＭＩＮ値の範囲内外に２値化し、ＭＡＸ・ＭＩＮ値の範囲内の画素をカウントし、ノイズ除去手段５５によりノイズ成分を除去し、隣り合う画素を１つの塊として面積計測手段５６により具材の面積を計測する。

このようにして得られた検査領域、色情報及び面積情報を天ぷら２１の具材基準情報として、具材情報記憶手段５７により登録する。複数の具材がある場合には、具材ごとに上記手順を繰り返して、それぞれの具材情報を登録する。例えば、にんじん２４についても、同様に検査領域２５を設定し、検査領域、色情報及び面積情報を具材基準情報として具材情報記憶手段５７により登録する。

基準となる良品の弁当における具材基準情報がすべて登録されたら、検査対象となる弁当について具材抜けの検査が開始される。搬送コンベア上に流れた検査対象となる弁当２をカラーカメラ４により撮像した画像データは、判定手段６に送られる。

判定手段６では、位置補正手段６１により、送られてきた画像データのパッケージの縁を前記エッジ検出手段でエッジ検出した良品の弁当のパッケージの縁と合うように画像データを補正する。

その後、各具材について、具材基準情報における検査領域内の色情報を抽出する。色情報の抽出は、前記基準設定手段５と同様に、色変換手段６２、色抽出手段６３によって行われる。そして、各具材について、前記基準設定手段５と同様に、ノイズ除去手段６４によりノイズが除去され、面積計測手段６５により面積が計測される。

具材抜け判定手段６６では、この計測された面積と、具材情報記憶手段５７に記憶された面積とを比較し、その差があらかじめ設定された許容値の範囲内であれば具材が抜けていないと判定し、許容値の範囲外であれば具材が抜けていると判定する。

例えば、図５に示すような画像データの弁当２の場合、天ぷら２１の位置が良品とはずれているが、検査領域２２内における面積判定により良品と判定される。一方、図６に示すようににんじん２４が欠けている弁当２の画像データの場合、検査領域２５においてにんじん２４の具材基準情報に登録された色情報に基づく面積が得られないため、具材抜けとして判定される。

このように、複雑な作業をすることなく、具材ごとに初期設定を簡便に行うことができるため、日替わりで具材が変わるような場合であっても、容易に検査することができ、目視と比べても確実な検査ができるものである。

また、基準設定手段５及び判定手段６は電子計算機内に格納されるものであり、既存の製造ラインにカラーカメラ４、照明３、タイミングセンサなどを設置すればよく、簡単に導入することができる。

さらに、具材抜け判定手段６６での判定結果を画像データとともに、検査結果記憶手段６７において記憶しておくことができる。これにより、万が一トラブルなどが生じた場合の原因追跡にも有効なトレーサビリティを確保することができる。

なお、カラーカメラで撮像できる環境であれば、搬送コンベア上に流れない弁当であってもよい。また、検査対象となるのは、弁当と限らず、色と面積で判定できるものであれば、複数の具材を有するカップ麺やチルド食品(ピザ等)や冷凍食品(パスタ等)などであってもよい。

１…搬送コンベア、２…弁当、３…照明、４…カラーカメラ、５…基準設定手段、６…判定手段、１１…食品検査装置、２１…天ぷら、２２…検査領域、２３…抽出領域、２４…にんじん、２５…検査領域、５１…エッジ検出手段、５２…検査領域設定手段、５３…色変換手段、５４…色抽出手段、５５…ノイズ除去手段、５６…面積計測手段、５７…具材情報記憶手段、６１…位置補正手段、６２…色変換手段、６３…色抽出手段、６４…ノイズ除去手段、６５…面積計測手段、６６…具材抜け判定手段、６７…検査結果記憶手段

Claims

パッケージ内に複数の具材を有する食品をカラーカメラで撮像した画像データに基づき具材抜けの有無を判定する食品検査装置において、
基準となる食品の画像データから具材ごとの判定の基準をあらかじめ設定する基準設定手段と、
前記基準設定手段で設定された基準と検査対象となる食品の画像データとを比較して判定する判定手段とを有し、
前記基準設定手段は、
基準となる食品の画像データから具材ごとに定められた検査領域内のＲＧＢのカラー情報を色相、彩度、明度のＨＳＬ情報に変換する色変換手段と、
該ＨＳＬ情報から色情報を抽出する色抽出手段と、
前記色抽出手段から抽出された色情報をもとに具材の面積を計測する面積計測手段と、
検査領域と色情報と面積を具材基準情報として登録する具材情報記憶手段とを備え、
前記判定手段は、
検査対象となる食品の画像データにおける前記検査領域内の色情報と面積を得るための前記色変換手段、前記色抽出手段、前記面積計測手段とを備えるとともに、
得られた面積と前記具材情報記憶手段に記録された面積とを比較して、あらかじめ設定された許容値の範囲内にあるかを判定する具材抜け判定手段とを備えていることを特徴とする食品検査装置。
前記色抽出手段は、ＨＳＬ情報の平均、標準偏差、度数、面積比率により演算処理を行っていることを特徴とする請求項１記載の食品検査装置。
前記基準設定手段は、基準となる食品の画像データのパッケージの縁をエッジ検出するエッジ検出手段を備え、前記判定手段は、検査対象となる食品の画像データを前記エッジ検出手段で検出されたエッジに位置補正する位置補正手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の食品検査装置。
前記判定手段は、前記具材抜け判定手段における判定結果を画像データとともに記憶する検査結果記憶手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の食品検査装置。