JP2015212640A - 撮像光学系、該撮像光学系を用いた撮像装置、及び該撮像装置と操作パネル式情報端末とを組み合わせた穀粒判別システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、判別対象である穀粒の撮像時の視差を減少させ測定精度を向上し得るとともに、装置構成の小型化をも同時に実現できるようにした撮像光学系を提供するものである。
【解決手段】本発明の撮像光学系３２は、判別対象である穀粒の撮像光を、この撮像光の光路外に向けて反射撮像光として反射するミラー４６と、撮像光の光路外で反射撮像光の光路に配置したレンズ３２Ａと、このレンズ３２Ａを透過した反射撮像光を受光し穀粒の画像データを得るエリアイメージセンサ３３とを有する構成としたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、小型の構成で、撮像対象物である未熟粒等を、視差を小さくしつつ撮像できる撮像光学系、該撮像光学系を用い高効率に胴割粒・白未熟粒を検出することができるとともに、上部撮像・照明ユニットにおけるイメージセンサから遠い面にある着色粒等の高効率に検出することができ、穀粒の裏面の高品質画像データを得ることができる撮像装置、及び該撮像装置と、明確な画像表示ができ操作性が簡略で容易である操作パネル式情報端末を穀粒外観検査用手段として機能させる操作パネル式情報端末と、を組み合わせた穀粒判別システムに関するものである。

穀類の一種である穀粒は、その形状面から考察すると左右対象ではなく、胚芽が片側に片寄っているため観察する方向の如何により見え方が相違する（視差が生じる）ことから、このような穀粒を撮像しその性状を判別する場合に判別結果に差異が生じる。

このような穀粒判別のための画像データを得るための穀粒判別器における撮像方式として従来から下記のような構成のものが知られている。

例えば、円板上に多数の穀粒を列設して搬送し、撮像光学系を構成するセンサの直下を穀粒が順に通過する際に当該穀粒を順に撮像しこれらの画像データを得るように構成したものが知られている。

このような撮像方式の場合、撮像用のセンサの直下を各穀粒が予め円板上に配置した姿勢のまま通過していくので、観察する方向の如何により判別結果に差異が生じるという問題は発生しない。

他の撮像方式として、多数の穀粒を例えばトレー１０３上に固定配置し、撮像光学系を構成するセンサを移動（走査）して撮像しこれらの画像データを得るように構成したものも知られている。

この撮像方式の場合、センサの移動方向に関しては問題が生じないものの、センサの移動方向と直交する方向に関しては視差が生じてしまう。

この場合、撮像対象物である穀粒と、撮像光学系のレンズやセンサとの距離を大きく取ることで視差を少なくすることは可能となる。

エリアイメージセンサを用いて撮像光学系を構成した従来の穀粒判別器においては、多くの場合、穀粒と撮像光学系のレンズやセンサとの距離を大きく取るか、又はテレセントリック方式のような特殊なレンズを用いることで視差の減少を図っている。

しかし、穀粒と撮像光学系のレンズやセンサとの距離を大きく取る構成の場合、必然的に穀粒判別器の筺体の大型化を招いてしまう。また、テレセントリック方式を採用した場合には、レンズが高価格であり、比較的小型低価格の穀粒判別器を構成する場合には採用が難しい。

なお、撮像対象物である穀粒に対する撮像光学系の撮像エリアを狭小することによっても視差を減少することは可能であるが、この場合には作業能率の低下を招くため採用は困難である。

上述したように撮像光学系、更にはこの撮像光学系を含む撮像装置を小型化することと、視差を減少させ測定精度を上げることとは相反する問題であった。

特許文献１には、分析対象の穀粒に光を照射する発光手段、光が照射された穀粒からの透過光及び／又は反射光を透過するレンズ、二次元センサ等を備える穀粒成分分析装置が提案されている。
しかし、この特許文献１の穀粒成分分析装置における撮像光学系も撮像対象物である穀粒と、撮像光学系のレンズやセンサとの距離を大きく取る構成であり、撮像光学系、更にはこの撮像光学系を含む撮像装置を小型化するという技術的思想を包含していない。

特開２０１３−２３８５７９号公報

本発明が解決しようとする問題点は、判別対象である穀粒の撮像時の視差を減少させ測定精度を向上し得るとともに、装置構成の小型化をも同時に実現できるようにした撮像光学系、更にはこの撮像光学系を含む撮像装置が従来存在しない点である。

本発明に係る撮像光学系は、判別対象である穀粒の撮像光を、前記撮像光の光路外に向けて反射撮像光として反射する反射素子と、前記撮像光の光路外で前記反射撮像光の光路に配置した集光素子と、この集光素子を透過した反射撮像光を受光し前記穀粒の画像データを得る２次元画像センサと、を有する構成としたことを最も主要な特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、撮像光学系自体の小型化を図りつつ穀粒に対する視差を少なくし着色粒等を高精度に撮像することができる撮像光学系を実現し提供できる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様、撮像光学系自体の小型化を図りつつ穀粒に対する視差を少なくし着色粒等を高精度に撮像することができる撮像光学系を実現し提供できる。

請求項３記載の発明によれば、高効率に胴割粒・白未熟粒検出することができるとともに、上部撮像・照明ユニットにおける撮像光学系の小型化を図りつつ穀粒に対する視差を少なくし着色粒等を高精度に撮像することができ、穀粒の裏面の高品質画像データを得ることがかのうとなり、かつ、装置自体の小型化をも図ることができるという優れた機能を発揮させることができる穀粒判別に用いる撮像装置を実現し提供できる。

請求項４及び５記載の発明によれば、撮像部を備える上部撮像・照明ユニットと、下部照明ユニットとを有する撮像装置と、操作パネル式情報端末とを組み合わせて穀粒判別システムとすることにより、撮像装置を透過光モードとして、穴あきトレーに被測定粒を並べる手間が不要になり、測定準備段階の時間を短縮することができ、また、高効率に胴割粒・白未熟粒検出することができるとともに、上部撮像・照明ユニットにおける撮像光学系の小型化を図りつつ穀粒に対する視差を少なくし着色粒等を高精度に撮像することができ、穀粒の裏面の高品質画像データを得ることがかのうとなり、かつ、撮像装置自体の小型化をも図ることができるという優れた機能を発揮させることができる撮像装置と操作パネル式情報端末とを組み合わせた穀粒判別システムを実現し提供できる。

図１は本発明の実施例に係る撮像光学系を含む撮像装置と操作パネル式情報端末とを組み合わせた穀粒判別システムの構成を示すブロック図である。 図２は本実施例に係る撮像光学系を含む撮像装置と操作パネル式情報端末とを組み合わせた穀粒判別システムにおけるデータ処理部の機能を示すブロック図である。 図３は本実施例に係る撮像光学系を含む撮像装置の実体構成図である。 図４は本実施例に係る撮像光学系を含む撮像装置を構成する上部撮像・照明ユニットの概略断面図である。 図５は本実施例に係る撮像光学系と、従来の撮像光学系との比較説明図である。 図６は本実施例に係るアプリケーションプログラムの処理内容を示すフローチャートである。 図７は本実施例に係るアプリケーションプログラムに基づく穀粒判別処理の初期画面を示す図である。 図８は本実施例に係るアプリケーションプログラムに基づく穀粒判別処理の結果画面の一例を示す図である。 図９は本実施例に係る撮像装置と操作パネル式情報端末とを組み合わせた穀粒判別システムにおける胴割粒画像の一例を示す図である。 図１０は胴割粒（亀裂無し）に対応する胴割粒画像の濃淡状態を示す概略説明図である。 図１１は胴割粒（亀裂有り）に対応する胴割粒画像の濃淡状態を示す概略説明図である。 図１２は反射光による心白粒の撮像の他に、透過光（全面）による心白粒の撮像、透過光（スポット）による心白粒の撮像を行った結果の各画像を示す概略説明図である。 図１３は反射光による着色粒（表）の撮像、着色粒（裏）の撮像の他に、透過光（全面）による着色粒の撮像（裏）、透過光（スポット）による着色粒の撮像（裏）を行った結果の各画像を示す概略説明図である。

本発明は、判別対象である穀粒の撮像時の視差を減少させ測定精度を向上し得るとともに、装置構成の小型化をも同時に実現できるようにした撮像光学系を含む撮像装置を実現し提供するという目的を、判別対象である任意数の穀粒を載置する平坦なトレーと、このトレーの上部に配置するとともに、前記任意数の穀粒に光を照射する上部発光部と、前記任意数の穀粒からの撮像光を、前記撮像光の光路外に向けて反射撮像光として反射するミラーと、前記撮像光の光路外で前記反射撮像光の光路に配置したレンズと、このレンズを透過した反射撮像光を受光し前記穀粒の画像データを得るエリアイメージセンサと、を有する撮像光学系を備えた上部撮像・照明ユニットと、前記トレーの下部に配置するとともに、前記任意数の穀粒に光を照射し上方に透過させる任意に光量の強弱を制御出来る発光点を複数持つ発光体を用いた下部発光部を備えた下部照明ユニットと、を有し、前記トレーに配置した任意数の穀粒に対して上部撮像・照明ユニットの上部発光部から光を照射しその反射光を前記撮像光学系により撮像し、又は前記任意数の穀粒に対して下部照明ユニットの下部発光部から光を照射しその透過光を上部撮像・照明ユニットの前記撮像光学系により撮像し、得られた画像を元に下部発光部を複数の別パターンで点灯し、そのスポット透過光を上部撮像・照明ユニットの前記撮像光学系により撮像して、反射光又は透過光による任意数の穀粒の画像データを得る構成により実現した。

以下、本発明の実施例に係る撮像光学系、該撮像光学系を用いた撮像装置、及び該撮像装置と操作パネル式情報端末とを組み合わせた穀粒判別システムについて詳細に説明する。

本発明の実施例に係る撮像光学系３２を含む撮像装置２１と操作パネル式情報端末１とを組み合わせた穀粒判別システム６１について図１乃至図１３を参照して説明する。

まず、図１乃至図４を参照して本実施例に係る撮像光学系３２を含む撮像装置２１と操作パネル式情報端末１とを組み合わせた穀粒判別システム６１について詳述する。

本実施例に係る撮像装置２１は、図１、図３に示すように、撮像光学系３２を含む上部撮像・照明ユニット２２と、下部照明ユニット２３と、判別対象である任意数の穀粒を載置するトレー２４とを具備している。

前記上部撮像・照明ユニット２２は、電源部２５と、上部撮像・照明ユニット２２全体の制御を実行するＣＰＵ又はＤＳＰ（Ｄｉｇｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）により構成されるユニット制御部２６と、このユニット制御部２６により制御されるワークメモリ２７、例えば穀粒の外観画像データを外部に無線又は有線送信する通信インターフェース２８、周囲温度を検知する温度センサ２９、照明コントローラ３０を有している。

そして、前記照明コントローラ３０に、例えば白色光を発光するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子３１Ａを用いた反射画像光源を構成する上部発光部３１を接続し、上部発光部３１からトレー２４に向けて照明光を照射するように構成している。

また、前記上部撮像・照明ユニット２２は、トレー２４上の任意数の穀粒に対ャ素子向させ、穀粒を撮像しその画像データ（カラー画像データ）を生成する撮像光学系３２、前記ユニット制御部２６による制御の基に撮像光学系３２のエリアイメージセンサ（カラーイメージセンサ）３３から伝送される画像データを取り込み、画像メモリ３５に記憶するデータ処理部３４を具備している。

前記撮像光学系３２は、図３、図４に示すように、前記上部撮像・照明ユニット２２の下面において前記トレー２４と対向するように固定配置したミラーホルダー４７と、このミラーホルダー４７により保持した反射素子であるミラー４６と、集光素子であるレンズ３２Ａと、穀粒を撮像しその画像データ（カラー画像データ）を生成するエリアイメージセンサ３３とを具備している。

すなわち、前記撮像光学系３２は、前記ミラー４６の鏡面をトレー２４と対向させて配置し、かつ、ミラー４６を例えば３０度の傾斜配置で保持し、前記トレー２４上の穀粒の撮像光をミラー４６により撮像光の光路外に向けて反射撮像光として反射し、撮像光の光路外で前記反射撮像光の光路に配置したレンズ３２Ａを透過させてエリアイメージセンサ３３のセンサ面に結像して受光し、このエリアイメージセンサ３３により前記穀粒の画像データを得るように構成している。
前記レンズ３２Ａは、レンズホルダー４５により所定位置に保持され、また、エリアイメージセンサ３３は、レンズホルダー４５の底部にセンサ面を前記レンズ３２Ａに向けた状態で取り付けている。

そして、エリアイメージセンサ３３から出力される前記穀粒の画像データを前記データ処理部３４に伝送するようになっている。

前記データ処理部３４は、例えばユーザーがプログラマブル可能な半導体デバイスの一種であるＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙｓ）により構成している。

前記データ処理部３４は、図２に示すように、エリアイメージセンサ３３からの画像データの読み込み、この画像データの画像メモリ３５への記憶、画像データの通信インターフェース２８への伝送等の各制御を行うようにユーザーによりプログラムされたプログラムデータをＩＣチップに格納した構成となっている。

前記下部照明ユニット２３は、図１に示すように、電源部３６、例えばＣＰＵにより構成される下部照明ユニット制御部３７を有し、下部照明ユニット制御部３７により、前記上部発光部３１からの照明光を検知する光量センサ３８、周囲温度を検知する温度センサ３９、トレー２４上の穀粒の移動を検出する振動センサ４０の動作を各々制御するように構成している。

なお、下部照明ユニット制御部３７を無くし、前記ユニット制御部２６により下部照明ユニット２３の各要素を制御する構成とすることもできる。

更に、前記下部照明ユニット制御部３７により、撮像用照明コントローラ４１を介して、前記トレー２４の下側から穀粒に撮像用の照明光を照射するＬＣＤ等からなる透過画像光源を構成する下部発光部（例えば１０．４インチバックライト付きＬＣＤ）４３の発光を制御するように構成している。

前記下部発光部４３は、透過光型で、任意に光量の強弱を制御出来る発光点を複数持つ発光体により構成している。

この場合、前記撮像用照明コントローラ４１としては、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）変換機能を有するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用の画像用インターフェース等を含んで構成することができる。

上述した構成の撮像光学系３２を含む撮像装置２１によれば、図５左欄に概略的に示すように、ミラー４６の鏡面をトレー２４と対向させて配置し、かつ、ミラー４６を例えば３０度の傾斜配置で保持し、前記トレー２４上の穀粒の撮像光をミラー４６により撮像光の光路外に向けて反射撮像光として反射し、撮像光の光路外で前記反射撮像光の光路に配置したレンズ３２Ａを透過させてエリアイメージセンサ３３のセンサ面に結像することで、エリアイメージセンサ３３により穀粒の画像データを得るように構成している。

これに対して、従来のこの種の撮像光学系は、従来例で述べ、また、図５右欄に示すように、穀粒と撮像光学系のレンズ１０１、センサ１０２との距離を大きく取る構成としている。

この結果、撮像光学系３２の寸法、特に高さ寸法Ｌ１を、従来例の撮像光学系の高さ寸法Ｌ２よりも小さく（Ｌ１＜Ｌ２）とすることができ、撮像光学系３２の小型化、更には、撮像装置２１の高さ寸法を側減して小型化を図ることができる。

また、本実施例の撮像光学系３２の場合、撮像素子として２次元画像センサであるエリアイメージセンサ３３を採用しているので、個々の穀粒についての画像取得時の視差を少なくすることができ、これにより、高精度の画像データを生成し測定精度の向上に資することが可能となる。

次に、操作パネル式情報端末の一例であるタッチパネル式情報端末１について、図１を参照して説明する。

前記タッチパネル式情報端末１は、例えば薄型直方体状の端末本体２と、この端末本体２の表面部分に配置した例えば穀粒判別を行うオペレータが指等でタップ操作等を行うとともに、各種画像、文字情報等を表示するタッチパネル式操作表示部３と、を有している。

また、前記端末本体２は、図１に示すように、全体の制御を実行するための制御プログラム及び本実施例に係る詳細は後述するアプリケーションプログラムを格納したプログラムメモリ４と、全体の制御を実行する制御部１０と、国が作成した例えば玄米粒の検査用の限界基準品、標準品に相当する各種画像データ、規格に基づく文字情報、画面操作誘導用の各種アイコン、判定項目情報等を記憶するとともに、撮像した画像データ、更には判定結果情報をも記憶する端末記憶部５と、撮像した画像データの画像処理を行う画像処理部１１と、予め端末本体２に搭載している電子メール処理部７と、予め端末本体２に搭載しているインターネット網Ｎを介して例えば検査員の属する検査本部等のコンピュータとデータの送受信を行う通信処理部８と、外部記憶媒体１２からのデータ読み込み又は外部記憶媒体１２に対するデータ書き込みを行うための記憶媒体用インターフェース９と、前記上部撮像・照明ユニット２２における通信インターフェース２８との間で、無線又は有線で交信する通信インターフェース１３と、を主な要素として備えている。

上述したように、前記端末本体２は、プログラムメモリ４に全体の制御を実行するための制御プログラム及び詳細は後述するアプリケーションプログラムを格納したこと、端末記憶部５に、例えば玄米粒の検査用の限界基準品、標準品に相当する各種画像データ、規格に基づく文字情報、画面操作誘導用の各種アイコン等からなる判別基準画像情報を記憶したこと、更に端末記憶部５に例えば玄米粒に関する判定項目情報を記憶したものである。

なお、前記撮像装置２１とタッチパネル式情報端末１とは、無線又は有線通信方式の他、ケーブル接続方式、更にはメモリーカードを利用した方式等により、画像データの伝送を行うことができる。

本実施例に係るアプリケーションプログラムは、前記タッチパネル式情報端末１に搭載され、前記撮像装置２１により撮像した任意数の玄米粒等からなる穀粒の画像データを端末記憶部５に記憶するとともに、前記任意数の穀粒の画像データに対する前記限界基準品、標準品に関する各種画像データを基にした粒質判別計算を行い、撮像した任意数の穀粒の画像データの粒質を各々判別し、更に判定項目情報に関連付けた判別結果を得る処理と、前記判別結果を端末記憶部５に記憶する処理と、前記端末記憶部５に記憶した前記判別結果をタッチパネル式操作表示部３に対するタッチ操作に応じてこのタッチパネル式操作表示部３に表示する処理と、を実行するように構成している。

本実施例に係るアプリケーションプログラムによる判定項目情報としては、例えば、玄米粒に関しては、整粒（肌ずれの有無）、未熟粒（乳白・基部未熟・青未熟・心白・腹白・その他未熟）、死米（白死米・青死米）、着色粒（全面着色・部分着色・赤米）、被害粒（発芽・芽くされ・胴割・き形・虫害・病害・砕粒・茶米）等の例を挙げることができる。

また、精米粒については、正常粒（胚芽無し・胚芽痕跡・胚芽平滑・胚芽原形）、粉状質粒（全面粉状・半分粉状・心白・腹白）、被害粒（損傷・き形・その他被害・砕粒）、着色粒（全面着色・カメムシ着色・センチュウ着色・病変着色）、異種穀粒等の例を挙げることができる。

更に、本実施例に係るアプリケーションプログラムによる判別結果情報としては、判別粒毎の判別項目付きのサムネイル画像、判別粒質ごとの粒数及び組成率（粒数％、質量換算％）、粒形分析のヒストグラム等の例を挙げることができる。

また、本実施例に係るアプリケーションプログラムは、タッチパネル式操作表示部３に対する指操作に応じて、このタッチパネル式操作表示部３に表示された画像の拡大縮小処理、立体画像である場合の回転処理等の機能も有しており、前記タッチパネル式情報端末１を穀粒外観検査用手段として有効に機能させることが可能となる。

すなわち、上述したような機能を有するアプリケーションプログラムを搭載したタッチパネル式情報端末１を利用することによって、検査員は、予めタッチパネル式情報端末１に記憶保持した穀粒に関する各種画像をタッチパネル式操作表示部３に対するタップ操作を順に実行するだけで、明確に視認することができ、検査すべき玄米等の穀粒の外観検査を的確に行うことが可能となる。

また、画像を拡大したり、限界基準品の立体的な穀粒画像については、画面操作によって回転表示等を行うことができるので、穀物の裏面や形状をごく簡単に確認することができ、検査すべき玄米等の穀粒の外観判別の正確性を期することができる。

次に、図３、図４を参照して、前記上部撮像・照明ユニット２２と、下部照明ユニット２３の各要素の実体的構成について概説する。

前記上部撮像・照明ユニット２２は、箱型状の上部筐体５１を具備し、この上部筐体５１の各部に上述した各要素を搭載している。

図３においては、前記上部撮像・照明ユニット２２の一部の要素である電源部２５、データ処理部３４、ミラーホルダー４７、ミラー４６、レンズホルダー４５、レンズ３２Ａ及びエリアイメージセンサ３３により構成される撮像光学系３２、複数のＬＥＤ素子３１Ａを用い下部照明ユニット２３側に向けた上部発光部３１、この上部発光部３１に所定の電圧を印加する定電圧回路４４を配置した構成を示している。

また、前記下部照明ユニット２３は、透過光型に構成され、箱型状の下部筐体６２を具備し、図３に示すように、この下部筐体６２に前記上部発光部３１、撮像光学系３２を構成するミラー４６に対向させた配置で下部発光部４３を配置し、この下部発光部４３上に前記トレー２４を載置する構成とするとともに、前記下部筐体６２内に、前記電源部３６、下部照明ユニット制御部３７、撮像用照明コントローラ４１を配置した構成を示している。

前記下部照明ユニット２３は、例えば、バックライトを有するＬＣＤやＯＬＥＤ（有機ＥＬディスプレイ）等で構成され、任意に光量の強弱を制御出来る発光点を複数持つことを特徴とする発光体である。

前記下部照明ユニット２３を用いた場合、穴あきトレーを用いなくても、透過光による測定が可能になるため、穴あきトレーに被測定粒を並べる手間が不要になり測定準備に掛かる時間が短縮される利点がある。

図４は、前記上部撮像・照明ユニット２２の概略断面を示すものであり、上部筐体５１内に主基板５２を水平配置し、主基板５２の中央部で前記撮像光学系３２のミラー４６をミラーホルダー４７で支持し、ミラーホルダー４７の下端部には偏光板５５を取り付けている。

また、ミラーホルダー４７の回りには、放熱板５６を取り付け、前記ＬＥＤ素子３１Ａを支持するとともに、ＬＥＤ素子３１Ａの下方に位置する上部筐体５１の下端面には、拡散板５７、防塵板５８を取り付けた構成としている。

前記下部照明ユニット２３を用い、前記エリアイメージセンサ３３により撮像した胴割粒画像の一例を図９に示す。

ここで、穀粒の胴割の有無と画像の濃淡について補足説明を行う。

測定対象である試料の一部に光を当てると、光が当った部分が最も明るくなり、光源から遠くなるに従って試料内部を散乱して到達するため暗くなっていく。

測定対象が穀粒の場合、穀粒画像の明るさの変化は、胴割による亀裂が無ければ図１０に示すように滑らかに見える。

一方、胴割による亀裂がある穀粒の場合、亀裂部分で光の散乱が強く生じるため、図１１に示すように亀裂の前後で明るさに急激な変化が見られる。

本実施例においては、図９から明らかなように下部照明ユニット２３の例えばバックライトを有するＬＣＤ上の発光点上で、胴割粒の中央の胴割により像の明暗が生じていることが判明した。

一方、従来の穀粒判別器に使用される下部照明ユニットの場合、透過光は発光点が決まっているため、例えば胴割粒を判別する場合、被検査粒の軸に対して照明方向を一定に保つ必要があった。

また、従来のような搬送円板式の穀粒判別器では、１粒毎の測定になるため、画像処理時間以外に穀粒の物理的な移動のための時間が制約になっていたとともに、胴割粒と心白粒を区別するため別々の光源で判別する必要ある等、複数の測定系が必要であるという不便さを有していた。

更に、画像スキャナーを利用した穀粒判別器の場合には、穀粒穴あきトレーに載せることが不可欠であるという不便さを有していた。

次に 、本発明の実施例に係る撮像光学系３２を含む撮像装置２１と操作パネル式情報端末１とを組み合わせた穀粒判別システム６１による穀粒判別処理について説明する。

穀粒判別システム６１における撮像装置２１によるトレー２４上の穀粒の撮像処理及び操作パネル式情報端末１による画像処理の全体的な流れとしては、以下のような例を挙げることができる。

（Ａ）撮像装置２１の上部発光部３１を点灯後、反射光によってエリアイメージセンサ３３による穀粒の画像を撮像し画像データを得る。そして、操作パネル式情報端末１における画像処理により穀粒の位置を検出し、透過光源である下部発光部４３の発光形状を算出する。また、操作パネル式情報端末１における画像処理により胴割れ以外の検出を行う。

（Ｂ）下部発光部４３の点灯後、透過光によってエリアイメージセンサによる穀粒の画像を撮像し画像データを得る。そして、操作パネル式情報端末１における画像処理により胴割れ検出を行う。

（Ｃ）以上の処理結果によっては、図１２に示すように、白未熟粒検出のため、下部発光部４３を別パターンで点灯し、透過光による２回目の撮像を行う。すなわち、図１１に示すように反射光による心白粒の撮像の他に、透過光（全面）による心白粒の撮像、透過光（スポット）による心白粒の撮像を行う。

（Ｄ）測定項目によっては、エリアイメージセンサ３３から遠い面にある着色粒等の検出のために下部発光部４３を別パターンで点灯し、透過光による３回以上の撮像を行う。すなわち、図１３に示すように、反射光による着色粒（表）の撮像、着色粒（裏）の撮像の他に、透過光（全面）による着色粒の撮像（裏）、透過光（スポット）による着色粒の撮像（裏）を行う。

（Ｅ）以上のような照明方法により、従来の反射光による画像ではエリアイメージセンサ３３からは直接撮像できない穀粒の内部・裏側の状態を測定することができ、試料の上下にエリアイメージセンサ３３を配置しなくても良いという利点がある。

次に、本実施例に係るアプリケーションプログラムを搭載したタッチパネル式情報端末１の一連の処理について、図６乃至図８を参照して概説する。

図６は本実施例に係るアプリケーョンプログラムの処理内容を示すフローチャートであり、図７は前記アプリケーションプログラムに基づきタッチパネル式操作表示部３に表示される穀粒判別のための初期画面である。

まず、図７に示す初期画面において、例えば玄米測定を選択（タップ）し前記アプリケーションプログラムをスタートさせる。

次に、撮像装置２１にてトレー２４上に整列配置した多数の玄米粒の画像を撮像し、その画像データを上述したようにしてタッチパネル式情報端末１に伝送する。

撮像装置２１にて撮像された多数の玄米粒の画像データは、前記アプリケーションプログラムに基づき前記画像処理部１１により画像処理された後、前記端末記憶部５に記憶される。

次に、前記アプリケーションプログラムに基づき、前記任意数の穀粒の画像データに対する前記限界基準品、標準品に関する各種画像データを基にした粒質判別計算を行い、撮像した任意数の穀粒の画像データの粒質を各々判別し、更に個々の玄米粒について各々判定項目情報に関連付けた判別結果を得る。

更に、前記アプリケーションプログラムに基づき、前記判別結果を端末記憶部５に記憶する。

そして、オペレータのタッチパネル式情報端末１に対する結果表示のためのタップ操作により、前記アプリケーションプログラムによって、例えば、図８に示すような判別された整粒、部分着色粒等のような各玄米粒毎の判別項目付きの数個のサムネイル画像がタッチパネル式操作表示部３に表示される。
なお、図８においては、一例として８個の玄米粒に関する判別結果を表示している。

この他、図示しないが、前記アプリケーションプログラムによって、判別粒質ごとの粒数、組成率（粒数％、質量％）及びヒストグラムを算出しタッチパネル式操作表示部３に表示したり、前記アプリケーションプログラムによって、撮像画像を拡大、縮小処理したり、立体画像の場合には回転処理したり、粒質毎に並び替えて表示したり、一粒毎の粒質、典型度、粒長、粒幅、投影面積等を算出しタッチパネル式操作表示部３に表示したりすることもできる。

本実施例に係る撮像装置２１と操作パネル式情報端末１とを組み合わせた穀粒判別システム６１によれば、前記撮像装置２１にて玄米粒等からなる穀粒の画像を撮像して画像テータを得た後、操作パネル式情報端末１に伝送し、各穀粒の画像データを処理して粒質を判別してタッチパネル式操作表示部３に表示するように構成しているので、撮像装置２１により各穀粒の反射光による画像データ、又は透過光による画像データを基に操作パネル式情報端末１によりこれら穀粒の種々の粒質を的確、かつ、広範囲に判別し、判別結果を表示することができ簡略で操作のし易い斬新な穀粒判別システム６１を実現し提供することができる。

なお、本実施例に係る穀粒判別システム６１によれば、前記撮像装置２１により玄米粒等を撮像し、タッチパネル式情報端末１の端末メモリ５に記憶保持しておくことによって、玄米粒等の撮像時点と粒質判定時点とをずらして行うような使用態様をとることもできる。

また、本実施例によれば、前記タッチパネル式情報端末１を使用し、撮像した玄米粒等の画像を電子メール処理部７、通信処理部８、インターネット網Ｎを介して実施例１の場合と同様に外部のコンピュータとデータの送受信を行うことにより専門家の判断を仰ぐ等の迅速な判別処理を実現することも可能となる。

更に、撮像した玄米粒等の画像を公知のようなクラウド管理に供することによって、当該画像データを多くの人で共有するという使用態様を実現することもできる。

本実施例に係るアプリケーションプログラムを、図１に示すように、例えばＳＤカードのような外部記憶媒体１２に記憶し、前記記憶媒体用インターフェース９を利用して端末本体２を当該アプリケーションプログラムに基づき上述した場合と同様に動作させることによって、汎用されているタッチパネル式情報端末１を上述したように機能させることもでき、本実施例に係るアプリケーションプログラムを多くのオペレータ用として有効利用することも可能である。

また、図１２に示すような下部発光部３１の発光による透過光（全面）による心白粒の撮像、透過光（スポット）による心白粒の撮像や、図１３に示すような、透過光（全面）による着色粒の撮像（裏）、透過光（スポット）による着色粒の撮像（裏）を行うことができる。

このような照明方法により、従来の反射光による画像ではエリアイメージセンサからは見えない試料の内部・表側の状態を測定することができ、試料の下部にエリアイメージセンサを配置しなくても良いという利点がある。

以上説明した本発明の実施例では、タッチパネル式情報端末１を利用する場合について説明したが、この他、操作パネル式情報端末として、例えば、フローティング・タッチ技術を搭載し、画面に直接触れずに（パネルの近くで指を動かすことによってパネルに触れることなく画面を動かす）指等を操作パネルの画面から浮かした状態で各種画面操作を実行可能な非接触操作式のスマートフォン「例えばＸｐｅｒｉａ ｓｏｌａ」（Ｘｐｅｒｉａは登録商標）等を利用する構成とすることも勿論可能である。

本発明は、上述した場合の他、精米、麦、大豆等のような各種の穀粒の外観検査用、穀粒判別用として広範に応用可能である。

１ タッチパネル式情報端末
２ 端末本体
３ タッチパネル式操作表示部
４ プログラムメモリ
５ 端末記憶部
７ 電子メール処理部
８ 通信処理部
９ 記憶媒体用インターフェース
１０ 制御部
１１ 画像処理部
１２ 外部記憶媒体
１３ 通信インターフェース
２１ 撮像装置
２２ 上部撮像・照明ユニット
２３ 下部照明ユニット
２４ トレー
２５ 電源部
２６ ユニット制御部
２７ ワークメモリ
２８ 通信インターフェース
２９ 温度センサ
３０ 照明コントローラ
３１ 上部発光部
３１Ａ ＬＥＤ素子
３２ 撮像光学系
３２Ａ レンズ
３３ エリアイメージセンサ
３４ データ処理部
３５ 画像メモリ
３６ 電源部
３７ 下部照明ユニット制御部
３８ 光量センサ
３９ 温度センサ
４０ 振動センサ
４１ 撮像用照明コントローラ
４３ 下部発光部
４４ 定電圧回路
４５ レンズホルダー
４６ ミラー
４７ ミラーホルダー
５１ 上部筐体
５２ 主基板
５５ 偏光板
５６ 放熱板
５７ 拡散板
５８ 防塵板
６１ 穀粒判別システム
６２ 下部筐体
Ｎ インターネット網

Claims (5)

1. 判別対象である穀粒の撮像光を、前記撮像光の光路外に向けて反射撮像光として反射する反射素子と、
   前記撮像光の光路外で前記反射撮像光の光路に配置した集光素子と、
   当該集光素子を透過した反射撮像光を受光し前記穀粒の画像データを得る２次元画像センサと、
   を有することを特徴とする撮像光学系。
2. 判別対象である穀粒の撮像光を、前記撮像光の光路外に向けて反射撮像光として反射するミラーと、
   前記撮像光の光路外で前記反射撮像光の光路に配置したレンズと、
   当該レンズを透過した反射撮像光を受光し前記穀粒の画像データを得るエリアイメージセンサと、
   を有することを特徴とする撮像光学系。
3. 判別対象である任意数の穀粒を載置する平坦なトレーと、
   当該トレーの上部に配置するとともに、前記任意数の穀粒に光を照射する上部発光部と、前記任意数の穀粒からの撮像光を、撮像光の光路外に向けて反射撮像光として反射するミラーと、撮像光の光路外で前記反射撮像光の光路に配置したレンズと、このレンズを透過した反射撮像光を受光し前記穀粒の画像データを得るエリアイメージセンサと、を有する撮像光学系を備えた上部撮像・照明ユニットと、
   前記トレーの下部に配置するとともに、前記任意数の穀粒に光を照射し上方に透過させる任意に光量の強弱を制御出来る発光点を複数持つ発光体を用いた下部発光部を備えた下部照明ユニットと、
   を有し、
   前記トレーに配置した任意数の穀粒に対して上部撮像・照明ユニットの上部発光部から光を照射しその反射光を前記撮像光学系により撮像し、又は前記任意数の穀粒に対して下部照明ユニットの下部発光部から光を照射してその透過光を上部撮像・照明ユニットの前記撮像光学系により撮像し、得られた画像を元に下部発光部を複数の別パターンで点灯し、そのスポット透過光を上部撮像・照明ユニットの前記撮像光学系により撮像して、
   反射光又は透過光による任意数の穀粒の画像データを得ることを特徴とする穀粒判別に用いる撮像装置。
4. 判別対象である任意数の穀粒を載置する平坦なトレーと、このトレーの上部に配置するとともに、前記任意数の穀粒に光を照射する上部発光部と、前記任意数の穀粒からの撮像光を、前記撮像光の光路外に向けて反射撮像光として反射するミラーと、前記撮像光の光路外で前記反射撮像光の光路に配置したレンズと、このレンズを透過した反射撮像光を受光し前記穀粒の画像データを得るエリアイメージセンサと、を有する撮像光学系を備えた上部撮像・照明ユニットと、前記トレーの下部に配置するとともに、前記任意数の穀粒に光を照射し上方に透過させる任意に光量の強弱を制御出来る発光点を複数持つ発光体を用いた下部発光部を備えた下部照明ユニットと、を有し、前記トレーに配置した任意数の穀粒に対して上部撮像・照明ユニットの上部発光部から光を照射しその反射光を前記撮像光学系により撮像し、又は前記任意数の穀粒に対して下部照明ユニットの下部発光部から光を照射しその透過光を上部撮像・照明ユニットの前記撮像光学系により撮像し、得られた画像を元に下部発光部を複数の別パターンで点灯し、そのスポット透過光を上部撮像・照明ユニットの前記撮像光学系により撮像して、反射光又は透過光による任意数の穀粒の画像データを得ることを特徴とする穀粒判別に用いる撮像装置と、
   穀粒判別用のアプリケーションプログラムを記憶したプログラムメモリと、前記撮像装置により撮像した判別対象である任意数の穀粒の画像データを取り込んで記憶するとともに、穀粒外観検査用の限界基準品、標準品に関する各種画像データを記憶する端末記憶部と、操作パネル式操作表示部と、前記アプリケーションプログラムに基づき、前記端末記憶部に記憶した任意数の穀粒の画像データと、穀粒検査用の限界基準品、標準品に関する各種画像データを比較して、撮像した前記任意数の穀粒の画像データにおける粒質を各々判別し判別結果を得るとともに、操作パネル式操作表示部に対する操作に応じてこの操作パネル式操作表示部に前記判別結果を表示させる制御手段と、を備える操作パネル式情報端末と、
   を有することを特徴とするとともに、
   胴割粒・白未熟粒検出のために、反射光による穀粒の撮像の他に、前記下部発光部を別パターンで点灯し、下部発光部の全面の透過光による穀粒の撮像、下部発光部のスポットの透過光による穀粒の２回の撮像を行うようにしたことを特徴とする撮像装置と操作パネル式情報端末とを組み合わせた穀粒判別システム。
5. 判別対象である任意数の穀粒を載置する平坦なトレーと、このトレーの上部に配置するとともに、前記任意数の穀粒に光を照射する上部発光部と、前記任意数の穀粒からの撮像光を、前記撮像光の光路外に向けて反射撮像光として反射するミラーと、前記撮像光の光路外で前記反射撮像光の光路に配置したレンズと、このレンズを透過した反射撮像光を受光し前記穀粒の画像データを得るエリアイメージセンサと、を有する撮像光学系を備えた上部撮像・照明ユニットと、前記トレーの下部に配置するとともに、前記任意数の穀粒に光を照射し上方に透過させる任意に光量の強弱を制御出来る発光点を複数持つ発光体を用いた下部発光部を備えた下部照明ユニットと、を有し、前記トレーに配置した任意数の穀粒に対して上部撮像・照明ユニットの上部発光部から光を照射しその反射光を前記撮像光学系により撮像し、又は前記任意数の穀粒に対して下部照明ユニットの下部発光部から光を照射しその透過光を上部撮像・照明ユニットの前記撮像光学系により撮像し、得られた画像を元に下部発光部を複数の別パターンで点灯し、そのスポット透過光を上部撮像・照明ユニットの前記撮像光学系により撮像して、反射光又は透過光による任意数の穀粒の画像データを得ることを特徴とする穀粒判別に用いる撮像装置と、
   穀粒判別用のアプリケーションプログラムを記憶したプログラムメモリと、前記撮像装置により撮像した判別対象である任意数の穀粒の画像データを取り込んで記憶するとともに、穀粒外観検査用の限界基準品、標準品に関する各種画像データを記憶する端末記憶部と、操作パネル式操作表示部と、前記アプリケーションプログラムに基づき、前記端末記憶部に記憶した任意数の穀粒の画像データと、穀粒検査用の限界基準品、標準品に関する各種画像データを比較して、撮像した前記任意数の穀粒の画像データにおける粒質を各々判別し判別結果を得るとともに、操作パネル式操作表示部に対する操作に応じてこの操作パネル式操作表示部に前記判別結果を表示させる制御手段と、を備える操作パネル式情報端末と、
   を有することを特徴とするとともに、
   前記上部撮像・照明ユニットにおけるエリアイメージセンサから遠い面にある着色粒等の検出のために、下部発光部を別パターンで点灯し、反射光による着色粒の表の撮像、着色粒の裏の撮像の他に、下部発光部の全面の透過光による着色粒の裏の撮像、下部発光部のスポットの透過光による着色粒の裏の撮像を行い３回以上撮像するようにしたことを特徴とする撮像装置と操作パネル式情報端末とを組み合わせた穀粒判別システム。