JP2016105084A - Food inspection device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a food inspection device capable of accurately determining a foreign matter by reducing a noise due to the optical non-uniformity of an object to be inspected.SOLUTION: A food inspection device 100 includes: a light source 1 for irradiating an object to be inspected with inspection light; an image receiver 2 for receiving light transmitted through the object to be inspected to generate image data; a first polarizer 4 arranged on an optical path between the light source 1 and the object to be inspected for linearly polarizing the inspection light; a second polarizer 5 arranged on an optical path between the object to be inspected and the image receiver 2 for linearly polarizing transmission light; and polarization direction control means capable of changing a relative angle made by the transmission axis of the first polarizer 4 and the transmission axis of the second polarizer 5. The food inspection device 100 is configured to image a first image having a small relative angle and a second image having a large relative angle by using the image receiver 2, and to detect a foreign matter existing in the object to be inspected by using the first image and the second image.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、農産物、農産物加工品その他食品を検査対象とした食品検査装置に関し、特に、検査対象物に光を照射して、検査対象物の内部情報を含む透過光を受光、撮像して検査対象物中に存在する異物を検知する食品検査装置に関する。   The present invention relates to a food inspection apparatus for inspecting agricultural products, processed agricultural products, and other foods. In particular, the inspection object is irradiated with light, and transmitted light including internal information of the inspection object is received and imaged for inspection. The present invention relates to a food inspection apparatus that detects foreign matter present in a target.

近赤外光を食品等の検査対象物に照射して、その透過光を撮像した画像から異物を検知する食品検査装置において、検査対象物の光学的な不均質性から生じるノイズを低減して、検知すべき異物を鮮明にする工夫がなされている。   In food inspection equipment that irradiates inspection objects such as food with near-infrared light and detects foreign matter from the image of the transmitted light, noise generated from optical inhomogeneity of the inspection object is reduced. The device has been devised to sharpen the foreign matter to be detected.

例えば、特許文献1には、近赤外領域において中心波長を有する第1検査光と、近赤外領域において前記第1検査光とは別の中心波長を有する第2検査光とを検査対象である食品に照射する面光源と、前記第1検査光および第2検査光が食品を透過した光によって当該食品を撮像し、前記第1検査光に基づいて撮像された第1画像および第2検査光に基づいて撮像された第2画像を出力する撮像機構と、第1画像および前記第2画像の差分画像を生成する差分画像生成部とを備えた検査装置が開示されている。   For example, in Patent Document 1, a first inspection light having a central wavelength in the near infrared region and a second inspection light having a central wavelength different from the first inspection light in the near infrared region are to be inspected. A first light and a second inspection imaged based on the first inspection light, the surface light source for irradiating a certain food, and the first inspection light and the second inspection light that are transmitted through the food. An inspection apparatus is disclosed that includes an imaging mechanism that outputs a second image captured based on light, and a difference image generation unit that generates a difference image between the first image and the second image.

また、特許文献2には、植物または植物加工品に混在する異物の検出を非破壊にて精度よく行う方法として、植物または植物加工品を撮像して得られたハイパースペクトル画像に基づいて、該検査対象物中に混在する異物を検出する植物または植物加工品の異物検出方法であって、検査対象物に対して近赤外領域の測定光を照射する照射ステップと、照射ステップにおいて照射された光による検査対象物からの散乱光を受光することで、検査対象物を撮像してハイパースペクトル画像を得る撮像ステップと、撮像ステップにおいて得られたハイパースペクトル画像に含まれて互いに異なる2つの画素間でのスペクトル形状に基づいて、検査対象物に混在する異物を検出する分析ステップと、を備えること方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses, as a method for accurately detecting non-destructive foreign matter mixed in a plant or plant processed product, based on a hyperspectral image obtained by imaging the plant or plant processed product, A foreign matter detection method for a plant or a processed plant product that detects foreign matter mixed in an inspection object, the irradiation step of irradiating measurement light in the near-infrared region to the inspection target, and the irradiation step An imaging step that captures the inspection object by receiving scattered light from the inspection object by light to obtain a hyperspectral image, and between two different pixels included in the hyperspectral image obtained in the imaging step And an analysis step of detecting a foreign substance mixed in the inspection object based on the spectrum shape in the above.

特開2014-44070号公報JP-A-2014-44070 特開2013-164338号公報JP 2013-164338 A

上述の特許文献1および2で検査対象とする食品、植物または植物加工品等は、光学的に均質ではなく、凹凸もあるため、撮像された画像には、検査対象物と異物の光学的な差異とともに、検査対象物の光学的不均質性や凹凸の影響がノイズとして現れる。   The foods, plants, processed plant products, and the like to be inspected in Patent Documents 1 and 2 described above are not optically homogeneous and have irregularities. Along with the difference, the optical inhomogeneity of the inspection object and the influence of unevenness appear as noise.

特許文献1に記載の装置および特許文献2に記載の方法は、いずれも検査対象物と異物の吸収波長の差異を検出することによってノイズの影響を除去して、検査対象物と異物とを判別するものである。   Both the apparatus described in Patent Document 1 and the method described in Patent Document 2 discriminate between the inspection object and the foreign object by removing the influence of noise by detecting the difference between the absorption wavelengths of the inspection object and the foreign object. To do.

しかし、検査対象物と異物とで吸収波長に明確な差異がない場合には、十分にノイズを除去することができない。   However, if there is no clear difference in absorption wavelength between the inspection object and the foreign object, noise cannot be sufficiently removed.

本発明は上述の問題点に鑑みて成されたもので、検査対象物と異物の検査波長の変化に対する吸光度または透過度の変化率の差異が明確でない場合でも、検査対象物の光学的不均一性等に起因するノイズを低減して、異物を精度良く判別できる食品検査装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and even when the difference in the rate of change in absorbance or transmittance with respect to the change in the inspection wavelength between the inspection object and the foreign object is not clear, the optical nonuniformity of the inspection object is not clear. An object of the present invention is to provide a food inspection apparatus that can reduce noise caused by property and the like and accurately determine foreign substances.

上記目的を達成するために、本発明に係る食品検査装置は、
検査光を検査対象物に照射する光源と、
前記検査対象物を透過した透過光および散乱光を受光して画像データを生成する受像器と、
前記光源と前記検査対象物との間の光路上に配置され、前記検査光を直線偏光させる第1の偏光子と、
前記検査対象物と前記受像器との間の光路上に配置され、前記透過光を直線偏光させる第2の偏光子と、
前記第1の偏光子の透過軸と前記第2の偏光子の透過軸とのなす相対角を変更可能な偏光方向制御手段と、を備え、
前記受像器を用いて相対角が小さい第1画像と相対角が大きい第2画像とを撮像すると共に、当該第1画像および第2画像を利用して前記検査対象物中に存在する異物を検知する。
In order to achieve the above object, a food inspection apparatus according to the present invention comprises:
A light source for irradiating the inspection object with inspection light;
A receiver that receives the transmitted light and scattered light transmitted through the inspection object and generates image data;
A first polarizer disposed on an optical path between the light source and the inspection object to linearly polarize the inspection light;
A second polarizer disposed on an optical path between the inspection object and the receiver, and linearly polarizes the transmitted light;
Polarization direction control means capable of changing a relative angle between the transmission axis of the first polarizer and the transmission axis of the second polarizer,
The first image having a small relative angle and the second image having a large relative angle are picked up using the receiver, and foreign matter present in the inspection object is detected using the first image and the second image. To do.

もしくは本発明に係る食品検査装置は、
検査光を検査対象物に照射する光源と、
前記検査対象物を透過した透過光および散乱光を受光して画像データを生成する受像器と、
前記光源と前記検査対象物との間の光路上に配置され、前記検査光を円偏光に変換する第1の偏光子と、
前記検査対象物と前記受像器との間の光路上に配置され、円偏光を直線偏光に変換して透過させる第2の偏光子と、
前記第1の偏光子が変換する円偏光の回転方向、または前記第2の偏光子が透過させる円偏光の回転方向が切り替え可能な偏光方向制御手段と、を備え、
前記受像器を用いて前記第1の偏光子が変換する円偏光の回転方向と前記第2の偏光子が透過させる円偏光の回転方向とが同一方向となる第1画像と逆方向となる第2画像とを撮像すると共に、当該第1画像および第2画像を利用して前記検査対象物中に存在する異物を検知することを特徴とする。
Alternatively, the food inspection apparatus according to the present invention is
A light source for irradiating the inspection object with inspection light;
A receiver that receives the transmitted light and scattered light transmitted through the inspection object and generates image data;
A first polarizer disposed on an optical path between the light source and the inspection object and converting the inspection light into circularly polarized light;
A second polarizer disposed on an optical path between the inspection object and the receiver, and converts circularly polarized light into linearly polarized light and transmits the second polarizer;
A polarization direction control unit capable of switching a rotation direction of circularly polarized light converted by the first polarizer or a rotation direction of circularly polarized light transmitted by the second polarizer,
A first direction in which the rotation direction of the circularly polarized light converted by the first polarizer and the rotation direction of the circularly polarized light transmitted by the second polarizer are the same direction as the first image using the receiver is opposite to the first image. Two images are picked up, and foreign substances present in the inspection object are detected using the first image and the second image.

本発明に係る食品検査装置において、前記光源は、前記第1画像を撮影する時と前記第2画像を撮影する時で、照射される検査光の波長が異なることが好ましい。   In the food inspection apparatus according to the present invention, it is preferable that the light source has a different wavelength of inspection light to be irradiated when the first image is captured and when the second image is captured.

また、前記第1画像の撮影時に照射される検査光の波長における異物を含まない検査対象物と異物を含む検査対象物の光の透過率の差が、前記第2画像の撮影時に照射される検査光の波長における前記透過率の差に対して大きいことが好ましい。   In addition, a difference in light transmittance between the inspection object that does not include foreign matter and the inspection target that includes foreign matter at the wavelength of the inspection light emitted when the first image is captured is irradiated when the second image is captured. It is preferable that the difference in the transmittance at the wavelength of the inspection light is large.

また、前記第2画像のコントラストを増大、および/または前記第1画像のコントラストを低下させる濃度調整を行う濃度調整手段を有することが好ましい。   Further, it is preferable to have density adjusting means for performing density adjustment for increasing the contrast of the second image and / or decreasing the contrast of the first image.

また、前記濃度調整手段による濃度調整が行われた第1画像と第2画像との差分画像を生成する画像処理手段を有することが好ましい。   In addition, it is preferable to include an image processing unit that generates a difference image between the first image and the second image on which the density adjustment by the density adjustment unit is performed.

更に、前記差分画像に基づいて検査対象物中の異物の有無を判定し、および/または異物の位置を特定する画像認識手段を有することが好ましい。   Furthermore, it is preferable to have image recognition means for determining the presence or absence of foreign matter in the inspection object based on the difference image and / or specifying the position of the foreign matter.

本発明に係る食品検査装置では、第1画像に異物の影と検査対象物の光学的不均一性によるノイズが比較的鮮明に写る。一方、第2画像には、異物の影と検査対象物の光学的不均一性によるノイズは見た目には不鮮明であるが、第1画像に含まれるノイズと同じ原因によるノイズ成分(以下「共通ノイズ」という。)が含まれていると考えられる。   In the food inspection apparatus according to the present invention, noise due to foreign matter shadows and optical non-uniformity of the inspection object appears relatively clearly in the first image. On the other hand, in the second image, the noise due to the shadow of the foreign matter and the optical non-uniformity of the inspection object is visually unclear, but the noise component due to the same cause as the noise included in the first image (hereinafter referred to as “common noise”). ")").

従って、第2画像の濃度値を利用すれば、第1画像から共通ノイズをキャンセルして、ノイズを低減した画像が得られる。この画像に対して異物判定を行うことで、誤判定を防ぐことができる。   Therefore, if the density value of the second image is used, common noise is canceled from the first image, and an image with reduced noise is obtained. By performing foreign object determination on this image, erroneous determination can be prevented.

さらに、第1画像と第2画像とで、照射される検査光の波長を変えれば、異物を含まない検査対象物と異物を含む検査対象物の波長による光の透過率の差を利用して、SN比をさらに向上させることができる。   Furthermore, if the wavelength of the inspection light to be irradiated is changed between the first image and the second image, the difference in light transmittance depending on the wavelength of the inspection object that does not include the foreign material and the inspection object that includes the foreign material is used. , The SN ratio can be further improved.

同様に、第2画像の濃度コントラストを増大、および/または第1画像のコントラストを低下させる濃度調整を行うことで、第1画像と第2画像に含まれる共通ノイズによる濃度の変化率を近似させることができる。   Similarly, by performing density adjustment that increases the density contrast of the second image and / or decreases the contrast of the first image, the density change rate due to common noise included in the first image and the second image is approximated. be able to.

よって、濃度調整後に第1画像と第2画像の差分を取れば、第1画像に含まれる共通ノイズをキャンセルでき、異物とノイズ成分を判別しやすい差分画像データを生成できる。そしてノイズ成分を消去または低減した画像データには異物だけが鮮明に表れるため、精度よく異物の有無を判定でき、異物が存在する場合には、その位置を特定できる。   Therefore, if the difference between the first image and the second image is obtained after the density adjustment, the common noise included in the first image can be canceled, and difference image data that can easily distinguish foreign substances and noise components can be generated. Since only foreign matters appear clearly in the image data from which noise components have been eliminated or reduced, the presence or absence of foreign matters can be accurately determined, and the location of foreign matters can be identified.

本発明の実施の形態1に係る食品検査装置の基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the food inspection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1に係る食品検査装置の制御系の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the food inspection apparatus according to the first embodiment. 濃度調整とノイズ低減処理の形態を説明する図(その1)である。It is FIG. (1) explaining the form of density adjustment and a noise reduction process. 濃度調整とノイズ低減処理の形態を説明する図(その2)である。It is FIG. (2) explaining the form of density adjustment and a noise reduction process. 濃度調整とノイズ低減処理の形態を説明する図(その3)である。It is FIG. (3) explaining the form of density adjustment and a noise reduction process. 濃度調整とノイズ低減処理の形態を説明する図(その4)である。It is FIG. (4) explaining the form of density adjustment and a noise reduction process. 濃度調整とノイズ低減処理の形態を説明する図(その5)である。It is FIG. (5) explaining the form of density adjustment and a noise reduction process. 実施の形態1における異物検査の処理の流れを示したフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of foreign object inspection processing in the first embodiment. 実験例1の結果を示す図面代用写真である。3 is a drawing-substituting photograph showing the results of Experimental Example 1. FIG. 実験例2の結果を示す図面代用写真(その1)である。6 is a drawing substitute photograph (part 1) showing a result of Experimental Example 2; 実験例2の結果を示す図面代用写真(その2)である。10 is a drawing substitute photograph (part 2) showing a result of Experimental Example 2. 比較例1の結果を示す図面代用写真である。6 is a drawing substitute photograph showing the results of Comparative Example 1. FIG. 実験例3の結果を示す図面代用写真である。10 is a drawing-substituting photograph showing the results of Experimental Example 3. 実験例4の結果を示す図面代用写真である。10 is a drawing-substituting photograph showing the results of Experimental Example 4. 実験例5の結果を示す図面代用写真である。10 is a drawing-substituting photograph showing the results of Experimental Example 5. 実験例6の結果を示す図面代用写真である。10 is a drawing substitute photograph showing the results of Experimental Example 6. 実験例7の結果を示す図面代用写真である。10 is a drawing-substituting photograph showing the results of Experimental Example 7. 実験例8の結果を示す図面代用写真である。10 is a drawing-substituting photograph showing the results of Experimental Example 8. 本発明の実施の形態2に係る食品検査装置の基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the food inspection apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 実験例9の結果を示す図面代用写真(その1)である。10 is a drawing substitute photograph (part 1) showing a result of Experimental Example 9; 実験例9の結果を示す図面代用写真(その2)である。10 is a drawing substitute photograph (part 2) showing a result of Experimental Example 9; 比較例2の結果を示す図面代用写真である。6 is a drawing substitute photograph showing the results of Comparative Example 2. FIG. 本発明の実施の形態3における実験例10の結果を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the result of Experimental example 10 in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る食品検査装置の光源の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the light source of the food inspection apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. 実験例11の結果を示す図面代用写真(その1)である。10 is a drawing substitute photograph (part 1) showing a result of Experimental Example 11. 実験例11の結果を示す図面代用写真(その2)である。14 is a drawing substitute photograph (part 2) showing a result of Experimental Example 11. 梅肉単体および異物を含む梅肉の透過率と波長との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the transmittance | permeability of a plum meat containing a ume meat single-piece | unit and a foreign material, and a wavelength. 実験例12の結果を示す図面代用写真(その1)である。10 is a drawing substitute photograph (part 1) showing a result of Experimental Example 12; 実験例12の結果を示す図面代用写真(その2)である。10 is a drawing substitute photograph (part 2) showing a result of Experimental Example 12; 白菜キムチおよび異物(ゴム手袋)の透過率と波長との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the transmittance | permeability of a Chinese cabbage kimchi, and a foreign material (rubber glove), and a wavelength.

以下、本発明の実施の形態に係る食品検査装置について、図面を参照して説明する。
<実施の形態1>
図1に、本発明の実施の形態1に係る食品検査装置100の基本的な構成を示す。また図2に、食品検査装置100の制御系の構成を示す。
(食品検査装置の構成と機能)
食品検査装置100は、光源1、受像器2、透明板3、第1および第2の偏光子4、5、リニアモータ6、レール7ならびにコントローラ8(図2参照)で構成されている。
Hereinafter, a food inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows a basic configuration of a food inspection apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 shows the configuration of the control system of the food inspection apparatus 100.
(Configuration and function of food inspection equipment)
The food inspection apparatus 100 includes a light source 1, an image receiver 2, a transparent plate 3, first and second polarizers 4, 5, a linear motor 6, a rail 7, and a controller 8 (see FIG. 2).

光源1は、検査光を検査対象物に照射する。検査対象物を透過しやすい波長帯域を含むものであれば、白熱灯やハロゲンランプなどの光源を用いても良い。本実施の形態では、基板上にLED(発光ダイオード)を多数配置したLEDパネルを光源1として用いている。   The light source 1 irradiates the inspection object with inspection light. A light source such as an incandescent lamp or a halogen lamp may be used as long as it includes a wavelength band that easily transmits the inspection object. In the present embodiment, an LED panel in which a number of LEDs (light emitting diodes) are arranged on a substrate is used as the light source 1.

光源1は、透明板3上に載置された検査対象物に光を照射する向きに配置されている。光源1の波長は、検査対象物を透過しやすい波長であれば良く、検査対象物の種類や厚さによって波長200nmの近紫外光から1800nmの近赤外光の範囲で適宜選択できる。好ましくは、380nmの可視光から1100nmの近赤外光の範囲であれば、光が検査対象物を透過しやすい。また、この領域では、一般的なCCDセンサーやCMOSセンサーのSi系撮像素子の波長範囲内であることから、容易にシステムを構築できる。   The light source 1 is arranged in a direction to irradiate light on the inspection object placed on the transparent plate 3. The wavelength of the light source 1 should just be a wavelength which is easy to permeate | transmit a test subject, and can be suitably selected in the range of near-infrared light of wavelength 1200nm to near-ultraviolet light of wavelength 200nm according to the kind and thickness of a test subject. Preferably, light is easily transmitted through the inspection object in the range of visible light of 380 nm to near infrared light of 1100 nm. Also, in this area, the system can be easily constructed because it is within the wavelength range of the Si-type image sensor of a general CCD sensor or CMOS sensor.

さらに好ましくは600nm〜1100nmである。この領域では、観測される吸収バンドが非常に弱いことで透過性に優れる。また、600nm以上では、比較的散乱の影響を受けにくくなる。特に、農産物やその加工品、その他食品等を検査対象物とする場合には、水の吸収が小さい600nmから900nmの近赤外光を選択することが好ましい。   More preferably, it is 600 nm to 1100 nm. In this region, the observed absorption band is very weak, and the transmission is excellent. Moreover, at 600 nm or more, it becomes relatively less susceptible to scattering. In particular, when agricultural products, processed products thereof, other foods, and the like are used as inspection objects, it is preferable to select near-infrared light having a water absorption of 600 nm to 900 nm.

受像器2は、光源1から照射され、透明板3上に載置された検査対象物を透過した光を受光する向きに配置され、検査対象物に焦点が合うように前部円筒部にレンズが取り付けられている。受像器2としては、CCD、CMOSなどのイメージセンサを搭載したデジタルカメラを使用でき、光源1の波長領域で好感度であることが好ましい。画素数は、検査対象物と異物の大きさや検査の目的に応じて選択できる。分解能は、256階調(8ビット)以上であることが好ましい。   The image receiver 2 is arranged in a direction to receive light irradiated from the light source 1 and transmitted through the inspection object placed on the transparent plate 3, and has a lens on the front cylindrical portion so that the inspection object is in focus. Is attached. As the receiver 2, a digital camera equipped with an image sensor such as a CCD or CMOS can be used, and it is preferable that the receiver 2 has good sensitivity in the wavelength region of the light source 1. The number of pixels can be selected according to the size of the inspection object and the foreign matter and the purpose of the inspection. The resolution is preferably 256 gradations (8 bits) or more.

光源1と透明板3との間には、第1の偏光子4が光源1および透明板3と平行に配置されており、光源1から照射された光を、図中y方向に偏光させる(すなわち透過軸がy方向)。図中、偏光子の縞模様は偏光方向を理解しやすくするために付けたもので、実際には肉眼で目視できない。   Between the light source 1 and the transparent plate 3, the 1st polarizer 4 is arrange | positioned in parallel with the light source 1 and the transparent plate 3, and the light irradiated from the light source 1 is polarized in the y direction in a figure ( That is, the transmission axis is in the y direction). In the figure, the stripe pattern of the polarizer is attached to make it easy to understand the polarization direction, and is not actually visible with the naked eye.

偏光子には、ガラス板や熱可塑性樹脂フィルム等の基材に偏光フィルムを貼った偏光板、同様の基材に二色性染料等を塗布した偏光板等の公知の偏光光学素子を用いることができる。なお、光源1が近赤外光である場合には、可視光用の偏光フィルムでは十分な偏光性能が得られないため、ワイヤグリッド方式の偏光フィルム(例えば、旭化成イーマテリアルズ製WGF(商標))を使用することが好ましい。   For the polarizer, use a known polarizing optical element such as a polarizing plate obtained by pasting a polarizing film on a substrate such as a glass plate or a thermoplastic resin film, or a polarizing plate obtained by applying a dichroic dye or the like to a similar substrate. Can do. When the light source 1 is near-infrared light, a polarizing film for visible light cannot provide sufficient polarization performance, so a wire grid type polarizing film (for example, WGF (trademark) manufactured by Asahi Kasei E-Materials). ) Is preferably used.

さらに、透明板3と受像器2の間には、第2の偏光子5が光源1、透明板3および第1の偏光子4と平行に配置されている。第2の偏光子5は、測定対象を透過した光を図中のy方向に偏光させるy方向偏光部51と、x方向に偏光させるx方向偏光部52が隣接して配置されたもので、フレーム53で一体化されている。   Further, a second polarizer 5 is disposed between the transparent plate 3 and the image receiver 2 in parallel with the light source 1, the transparent plate 3, and the first polarizer 4. The second polarizer 5 includes a y-direction polarization unit 51 that polarizes light transmitted through a measurement object in the y-direction in the drawing and an x-direction polarization unit 52 that polarizes light in the x-direction adjacent to each other. The frame 53 is integrated.

y方向偏光部51とx方向偏光部52は、第1の偏光子4と同様にガラス板や熱可塑性樹脂フィルムなどに偏光膜を貼った偏光板や、ガラス板や熱可塑性樹脂フィルムなどに二色性染料などを塗布した偏光板、ワイヤグリッド方式の偏光板等の公知の偏光光学素子を用いることができ、第1の偏光子4と同一の偏光特性を有することが好ましい。   Similarly to the first polarizer 4, the y-direction polarizing part 51 and the x-direction polarizing part 52 are provided on a polarizing plate in which a polarizing film is pasted on a glass plate or a thermoplastic resin film, or on a glass plate or a thermoplastic resin film. A known polarizing optical element such as a polarizing plate coated with a chromatic dye or a wire grid type polarizing plate can be used, and it preferably has the same polarization characteristics as the first polarizer 4.

リニアモータ6とレール7は偏光方向制御手段を構成しており、第2の偏光子5は、当該偏光方向制御手段により、y方向偏光部51を透過した光を受像器2が受光できる位置(以降、「平行位置」という)と、x方向偏光部52を透過した光を受像器2が受光できる位置(以降、「直交位置」という)との間で移動できるようになっている。   The linear motor 6 and the rail 7 constitute a polarization direction control means, and the second polarizer 5 has a position where the image receiver 2 can receive the light transmitted through the y-direction polarization section 51 by the polarization direction control means ( Hereinafter, it is movable between a “parallel position” and a position where the light transmitted through the x-direction polarization unit 52 can be received by the receiver 2 (hereinafter referred to as “orthogonal position”).

すなわち、フレーム53はリニアモータ6に結合されており、リニアモータ6は、コントローラ8の偏光子駆動部82(図2参照)からの命令により、レール7に沿って、矢印で示す方向に往復運動できる。往復運動の範囲は、一端が平行位置であり、他端が直交位置である。   That is, the frame 53 is coupled to the linear motor 6, and the linear motor 6 reciprocates in the direction indicated by the arrow along the rail 7 in accordance with a command from the polarizer driving unit 82 (see FIG. 2) of the controller 8. it can. The range of the reciprocating motion is such that one end is a parallel position and the other end is an orthogonal position.

従って、リニアモータ6を駆動して第2の偏光子5を右側に位置させたときは、受像器2は、第2の偏光子5のy方向偏光部51を透過した偏光を受光することとなり、第1の偏光子4の透過軸と第2の偏光子の透過軸とのなす相対角が0°となる。   Accordingly, when the linear motor 6 is driven and the second polarizer 5 is positioned on the right side, the image receiver 2 receives the polarized light that has passed through the y-direction polarization unit 51 of the second polarizer 5. The relative angle between the transmission axis of the first polarizer 4 and the transmission axis of the second polarizer is 0 °.

一方、第2の偏光子5を左側に位置させたときは、受像器2は、第2の偏光子5のx方向偏光部52を透過した偏光を受光することとなり、第1の偏光子4の透過軸と第2の偏光子の透過軸とのなす相対角が90°となる。   On the other hand, when the second polarizer 5 is positioned on the left side, the image receiver 2 receives the polarized light that has passed through the x-direction polarization unit 52 of the second polarizer 5, and thus the first polarizer 4. The relative angle between the transmission axis of the second polarizer and the transmission axis of the second polarizer is 90 °.

従って、受像器2は、同一の検査対象物について、第1の偏光子4の透過軸と第2の偏光子5の透過軸とのなす相対角が小さいとき(0°)と大きいとき(90°)の透過光および散乱光を受光して撮像できる。リニアモータ6の動作および受像器2が2種類の画像を撮像するタイミングの制御には、後述するコントローラ8(図2参照)を用いる。   Therefore, the receiver 2 has the same inspection object when the relative angle between the transmission axis of the first polarizer 4 and the transmission axis of the second polarizer 5 is small (0 °) and large (90 °) transmitted light and scattered light can be received and imaged. A controller 8 (see FIG. 2), which will be described later, is used to control the operation of the linear motor 6 and the timing at which the receiver 2 captures two types of images.

以後の説明では、第1の偏光子4の透過軸と第2の偏光子5の透過軸とのなす相対角が小さいときに受像器2によって撮像された画像を「平行画像」、相対角が大きいときに撮像された画像を「直交画像」という。   In the following description, an image captured by the receiver 2 when the relative angle between the transmission axis of the first polarizer 4 and the transmission axis of the second polarizer 5 is small is referred to as “parallel image”, and the relative angle is An image captured when it is large is called an “orthogonal image”.

図1に示す食品検査装置100は、外光の影響を防ぐために、コントローラ8を除いて筐体(図示せず)で遮光することが好ましい。また、筐体の内面、並びにリニアモータ6およびレール7の表面には、光の反射を防ぐ塗料などで塗装すれば、反射光が撮像に与える影響を防ぎやすい。   The food inspection apparatus 100 shown in FIG. 1 is preferably shielded by a casing (not shown) except for the controller 8 in order to prevent the influence of external light. Further, if the inner surface of the housing and the surfaces of the linear motor 6 and the rail 7 are painted with a paint that prevents reflection of light, it is easy to prevent the influence of reflected light on imaging.

また光源1、受像器2、第1の偏光子4、透明板3およびレール7は、直接的に、または取り付け部品を用いた間接的な方法より筐体に固定されている。   The light source 1, the image receiver 2, the first polarizer 4, the transparent plate 3, and the rail 7 are fixed to the housing directly or by an indirect method using attachment parts.

次に、コントローラ8について説明する。コントローラ8は、リニアモータ6および受像器2の動作を制御すると共に、受像器2で撮像した画像データを処理するものである。図2に示すように、コントローラ8は、主制御部81、偏光子駆動部82、受像器制御部83、画像データ記憶部84および画像処理部85で構成されている。   Next, the controller 8 will be described. The controller 8 controls the operations of the linear motor 6 and the image receiver 2 and processes image data captured by the image receiver 2. As shown in FIG. 2, the controller 8 includes a main control unit 81, a polarizer driving unit 82, an image receiver control unit 83, an image data storage unit 84, and an image processing unit 85.

主制御部81は、産業用コンピュータやプログラマブルコントローラなどの既知のコントローラで構成され、装置全体をシーケンス制御する。   The main control unit 81 includes a known controller such as an industrial computer or a programmable controller, and performs sequence control on the entire apparatus.

偏光子駆動部82は、主制御部81からの指令により、リニアモータ6を設定された速度で右方向または左方向に移動させる。位置決めは、例えば、リニアモータ6が所定の停止位置にあるときにオンとなるリミットスイッチ(図示せず)をレール7に取り付け、偏光子駆動部82がリミットスイッチの信号を検知したときにリニアモータ6を停止させる。   The polarizer driving unit 82 moves the linear motor 6 in the right direction or the left direction at a set speed in accordance with a command from the main control unit 81. For positioning, for example, a limit switch (not shown) that is turned on when the linear motor 6 is at a predetermined stop position is attached to the rail 7, and the linear motor is detected when the polarizer driving unit 82 detects a signal of the limit switch. 6 is stopped.

受像器制御部83は、主制御部81からの指令により、受像器2の撮像タイミングを制御し、撮像された画像データを受像器2から取得し、さらに画像データ記憶部84に格納する。画像記憶部84は、さらに、濃度調整後の画像データ、差分画像データおよびノイズ成分を閾値で消去した画像データを格納する領域を有する。   The image receiver control unit 83 controls the image capturing timing of the image receiver 2 according to a command from the main control unit 81, acquires the captured image data from the image receiver 2, and further stores the image data in the image data storage unit 84. The image storage unit 84 further has an area for storing image data after density adjustment, difference image data, and image data obtained by erasing noise components with a threshold value.

画像記憶部84に格納された画像データは、画像処理部85での画像処理演算に供される。画像処理部85は、濃度調整部86、差分演算部87およびノイズ消去部88を有する。   The image data stored in the image storage unit 84 is used for image processing calculation in the image processing unit 85. The image processing unit 85 includes a density adjustment unit 86, a difference calculation unit 87, and a noise elimination unit 88.

濃度調整部86は、受像器2により撮像され、画像データ記憶部84に格納された直交画像を読み出して、線形濃度変換を行う。変換に必要な定数は、あらかじめ実験によって適切な値が決められている。差分演算部87は、濃度調整部86で濃度変換された直交画像と平行画像との差分画像を生成する。次にノイズ消去部88は、差分画像に濃度閾値を適用して異物とノイズを切り分け、異物が鮮明に写った画像データを生成する。さらに、収縮、膨張、または、これらを組み合わせたモルフォロジー変換や平滑化処理等の既知のノイズ処理を必要に応じて追加しても良い。   The density adjusting unit 86 reads the orthogonal image captured by the receiver 2 and stored in the image data storage unit 84, and performs linear density conversion. Appropriate values for constants necessary for conversion are determined in advance by experiments. The difference calculation unit 87 generates a difference image between the orthogonal image and the parallel image whose density has been converted by the density adjustment unit 86. Next, the noise erasure unit 88 applies a density threshold value to the difference image to separate the foreign object from the noise, and generates image data in which the foreign object is clearly visible. Furthermore, you may add known noise processing, such as shrinkage | contraction, expansion | swelling, or the morphological transformation combining these, smoothing processing, etc. as needed.

ノイズ消去部88で生成された画像をモニタに出力すれば、ノイズが低減し、異物が鮮明に写った画像を検査員が目視することができるため、容易に異物の有無と、異物が存在する場合は、その位置を確認することができる。また、ノイズ消去後の画像に対して、画像認識アルゴリズムを適用して自動的に異物の有無を判定し、異物の位置を特定する画像認識手段(異物検出手段)を設ければ、ノイズが低減して異物が鮮明な画像を元に検出できるため、精度の高い自動検出が可能となる。
(異物検査の原理)
次に、上述の食品検査装置100による異物検査の原理について説明する。最初に、撮像された平行画像と直交画像の特徴について説明する。
If the image generated by the noise erasing unit 88 is output to the monitor, the noise is reduced, and the inspector can visually observe the image in which the foreign matter is clearly seen. Therefore, the presence or absence of the foreign matter and the foreign matter are easily present. If so, you can check its position. Moreover, noise can be reduced by providing an image recognition means (foreign matter detection means) that automatically determines the presence or absence of foreign matter by applying an image recognition algorithm to the image after noise elimination and identifies the position of the foreign matter. As a result, foreign matter can be detected based on a clear image, and automatic detection with high accuracy becomes possible.
(Principle of foreign matter inspection)
Next, the principle of foreign matter inspection by the food inspection apparatus 100 will be described. First, the characteristics of the captured parallel image and orthogonal image will be described.

平行画像では、第1の偏光子4の透過軸(測定対象に入射する偏光方向)と第2の偏光子5の透過軸が同一方向であるため、検査対象物に入射した光のうち、散乱による偏光の乱れがない光の成分を多く含む。すなわち、検査対象物に入射した偏光は、検査対象物の内部構造によって散乱し偏光が乱れるが、一部の入射光は散乱することなく検査対象物を透過する。   In the parallel image, since the transmission axis of the first polarizer 4 (polarization direction incident on the measurement target) and the transmission axis of the second polarizer 5 are the same direction, scattering of the light incident on the inspection target is performed. It contains a lot of light components that are not disturbed by polarization. That is, the polarized light incident on the inspection object is scattered by the internal structure of the inspection object and the polarization is disturbed, but a part of the incident light passes through the inspection object without being scattered.

従って、第1の偏光子4と第2の偏光子5の透過軸を平行にすれば、偏光が乱れた散乱光の一部を第2の偏光子5で遮断できるため、受像器2に到達する光は、散乱せずに透過した光を多くの割合で受光することができる。散乱せずに透過した光は、異物の影や、検査対象物内部の光学的不均一性に起因するノイズなどの内部情報が多く含まれるため、平行画像はこれらの形状や大きさが鮮明な画像となる。   Accordingly, if the transmission axes of the first polarizer 4 and the second polarizer 5 are made parallel, a part of the scattered light whose polarization is disturbed can be blocked by the second polarizer 5, so that it reaches the receiver 2. The transmitted light can receive a large amount of transmitted light without scattering. Light that is transmitted without being scattered contains a lot of internal information such as shadows of foreign matter and noise caused by optical non-uniformity inside the inspection object, so the parallel image has a clear shape and size. It becomes an image.

ここで、光学的不均一性とは、果皮と果実などの生体組織の光学的な差異、混合物の各成分の光学的差異などのことであり、光の反射や吸収に差異があることにより、撮像した平行画像に濃度むらを生じさせる原因となるものをいう。   Here, the optical non-uniformity is an optical difference between living tissues such as pericarp and fruit, an optical difference of each component of the mixture, etc., and due to a difference in reflection and absorption of light, This is what causes density unevenness in a captured parallel image.

一方、直交画像では、第2の偏光子5の透過軸を散乱せずに透過する光を遮断する方向にしているので、散乱光の割合が多い画像が得られる。直交画像には、異物の影やノイズによる細かい影がほとんど写らないか、または不鮮明な画像となる。   On the other hand, in the orthogonal image, the transmission axis of the second polarizer 5 is set in the direction of blocking the transmitted light without being scattered, so that an image having a high ratio of scattered light can be obtained. In the orthogonal image, a shadow of a foreign matter or a fine shadow due to noise hardly appears or is an unclear image.

このように、見た目に異なる平行画像と直交画像ではあるが、両画像には、同じ原因によるノイズが含まれるものと推測される。また、検査対象物の厚さは、両画像のノイズに同じ傾向の影響を与えるものと推測される。これは、後述する濃度調整と、平行画像と直交画像との差分を算出した後、差分画像の濃度値に閾値を設けてノイズをキャンセルすると、同一設定で検査対象物の厚さによらず、ノイズを低減した異物の鮮明な画像が得られる実験からの帰結である。   Thus, although it is the parallel image and orthogonal image which are visually different, it is estimated that both images contain the noise by the same cause. The thickness of the inspection object is presumed to have the same tendency on the noise of both images. This is the density adjustment described below, and after calculating the difference between the parallel image and the orthogonal image, canceling noise by setting a threshold value for the density value of the difference image, regardless of the thickness of the inspection object with the same setting, This is a result of an experiment in which a clear image of a foreign object with reduced noise can be obtained.

上述したように、検査対象物の厚さの影響を受けるノイズは、平行画像と直交画像のいずれにも表れるが、直交画像では、その濃度変化率(コントラスト)は小さい。本発明に係る食品検査装置は、平行画像から厚さの影響を受けるノイズを取り除くための前処理として濃度調整を行っており、具体的には、直交画像のコントラストを増加させるか、平行画像のコントラストを低下させている。   As described above, noise affected by the thickness of the inspection object appears in both the parallel image and the orthogonal image, but the density change rate (contrast) is small in the orthogonal image. The food inspection apparatus according to the present invention performs density adjustment as preprocessing for removing noise affected by thickness from a parallel image, and specifically increases the contrast of an orthogonal image or The contrast is lowered.

直交画像のコントラストを増加させる方法としては、例えば、直交画像の各画素の濃度値に1より大きな定数を乗算して、濃度変化率を増加させても良いが、直交画像全体の濃度の平均値が併せて増加するので、平均値を別にコントロールできる線形濃度変換等を使用することが好ましい。   As a method for increasing the contrast of the orthogonal image, for example, the density change rate may be increased by multiplying the density value of each pixel of the orthogonal image by a constant larger than 1, but the average value of the density of the entire orthogonal image may be increased. Therefore, it is preferable to use linear density conversion or the like that can control the average value separately.

上述した濃度調整は直交画像に対して行うが、平行画像と直交画像に含まれる検査対象物の厚さの影響を受けるノイズの濃度変化率を両画像で近似させる濃度調整であればよく、平行画像に対してコントラストを低下させる濃度調整を行っても良い。また、平行画像と直交画像の両方を濃度調整してもよい。   The above-described density adjustment is performed on the orthogonal image. However, any density adjustment that approximates the density change rate of noise affected by the thickness of the inspection object included in the parallel image and the orthogonal image may be used. You may perform density adjustment which reduces contrast with respect to an image. Further, the density of both the parallel image and the orthogonal image may be adjusted.

濃度調整が終了した平行画像と直交画像の差分画像を生成すれば、検査対象物の厚さの影響を受けるノイズをキャンセルできるので、差分画像の濃度に閾値を設けて異物とノイズを区別しやすい。   If a difference image between a parallel image and an orthogonal image after density adjustment is generated, noise affected by the thickness of the inspection object can be canceled. Therefore, it is easy to distinguish a foreign object from noise by providing a threshold value for the density of the difference image. .

ここで、差分画像とは、平行画像(または直交画像)の各画素の濃度値から直交画像(または平行画像)の対応する画素の濃度値を引いた値を対応する画素の濃度値として持つ画像である。   Here, the difference image is an image having, as the density value of the corresponding pixel, a value obtained by subtracting the density value of the corresponding pixel of the orthogonal image (or parallel image) from the density value of each pixel of the parallel image (or orthogonal image). It is.

なお、画像の濃度値の型は、通常符号なし整数型であるが、差分を取ると、濃度値が負の値となり、演算でエラーが生じたり、求める結果が得られない場合がある。この場合、処理プログラムで変数を符号付整数型や浮動小数点型に型変換すれば、エラーを生じずに求める演算結果を得ることができる。演算結果を画像データとして保存するには、例えば、負の値を有する演算結果について、濃度値の最低値が0以上となる定数を全画素の濃度値に加えるなどして、再度符号なし整数型に変換する。   Note that the density value type of an image is usually an unsigned integer type. However, if the difference is taken, the density value becomes a negative value, and an error may occur in the calculation or the obtained result may not be obtained. In this case, if the variable is converted into a signed integer type or floating point type by the processing program, the calculated result can be obtained without causing an error. In order to save the calculation result as image data, for example, for a calculation result having a negative value, an unsigned integer type is added again by adding a constant having a minimum density value of 0 or more to the density value of all pixels. Convert to

異物のみの鮮明な画像を生成するためには、差分画像について、あらかじめ適切に定めた閾値より高い(または低い)濃度値の画素のみを、例えば濃度値255(白色)に置き換え、その他の画素を0(黒色)に置き換えれば、異物のみが鮮明な2値化画像が得られる。   In order to generate a clear image of only foreign matter, in the difference image, only pixels having a density value higher (or lower) than a predetermined threshold value are replaced with, for example, density value 255 (white), and other pixels are replaced. If it is replaced with 0 (black), a binarized image in which only foreign matter is clear can be obtained.

濃度調整や閾値は、検査対象物や異物の種類および光源の波長等の条件によって異なるため、実験により適切な値を求めて設定すれば、一定条件下で、厚さに変化がある検査対象物から異物を検出するための鮮明な画像が得られる。   Concentration adjustment and threshold value vary depending on conditions such as the type of inspection object and foreign matter, and the wavelength of the light source. Therefore, if an appropriate value is obtained through experimentation and set, the inspection object varies in thickness under certain conditions. A clear image for detecting foreign matter can be obtained.

さらに、適切に濃度調整された直交画像の濃度値をそのまま閾値とし、平行画像の濃度値が直交画像の濃度値より高い画素の濃度値を0とし、低い画素の濃度値を255とする処理を行っても、異物のみの鮮明な画像が得られる。   Further, processing is performed in which the density value of the orthogonal image whose density is appropriately adjusted is set as a threshold value, the density value of the pixel whose density value of the parallel image is higher than the density value of the orthogonal image is set to 0, and the density value of the low pixel is set to 255. Even if it goes, a clear image of only foreign matters can be obtained.

上述した濃度調整とノイズ低減処理について、図面を用いて具体的に説明する。濃度調整とノイズ低減処理には4種類の形態がある。ただし、これらの形態に限られるわけではない。   The density adjustment and noise reduction processing described above will be specifically described with reference to the drawings. There are four types of density adjustment and noise reduction processing. However, it is not necessarily limited to these forms.

濃度調整とノイズ低減処理の第1の形態について、図3を用いて説明する。図3(a)は、受像器で撮像された平行画像と直交画像の任意の1行(横方向)の画素の濃度値を表したグラフ(生波形)である。図中、縦軸は濃度値、横軸は画素の座標を表す。なお、グラフに表した画素の縦方向の座標は、平行画像と直交画像で同一とする。図中、実線が平行画像、破線が直交画像の濃度値を表す。また、丸印は、異物の影響により平行画像の濃度値が落ち込んだ部分を示す。   A first form of density adjustment and noise reduction processing will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a graph (raw waveform) representing the density values of pixels in an arbitrary row (horizontal direction) of the parallel image and the orthogonal image captured by the receiver. In the figure, the vertical axis represents density values, and the horizontal axis represents pixel coordinates. Note that the vertical coordinates of the pixels shown in the graph are the same for the parallel image and the orthogonal image. In the figure, the solid line represents the density value of the parallel image, and the broken line represents the density value of the orthogonal image. A circle indicates a portion where the density value of the parallel image has fallen due to the influence of foreign matter.

平行画像の濃度値には、異物の影響の他に、検査対象物の光学的不均一性に基づく細かなノイズが表れているが、直交画像の濃度値にはほとんど表れない。一方、両画像には、周期が比較的大きく位相が一致するノイズが表れている。   In the density value of the parallel image, fine noise based on the optical non-uniformity of the inspection object appears in addition to the influence of the foreign matter, but hardly appears in the density value of the orthogonal image. On the other hand, both images show noise with a relatively large period and in phase.

平行画像の生波形中にある2つの異物の影響は、前記した周期の大きなノイズのため、その濃度レベルが異なり、異物と細かなノイズを分離する閾値を設定することは困難である。そこで本発明では、同様に大きな周期のノイズを有する直交画像の濃度値に基づいて閾値を決定することで、2つの異物と細かなノイズを分離できるようにしている。   The influence of the two foreign matters in the raw waveform of the parallel image is noise with a large period as described above, so that the density level thereof is different, and it is difficult to set a threshold value for separating the foreign matters from fine noise. Therefore, in the present invention, two foreign objects and fine noise can be separated by determining a threshold value based on the density value of an orthogonal image having a large period of noise.

図3(b)は、直交画像の濃度値に1以上の定数を乗算して濃度調整を行ったときの濃度値を表したグラフである。なお、平行画像の濃度値は、図3(a)と同一である。直交画像の濃度値は1以上の濃度値を乗算したことにより、周期の大きなノイズの振幅が、平行画像と同程度に増幅されている。   FIG. 3B is a graph showing the density value when the density adjustment is performed by multiplying the density value of the orthogonal image by one or more constants. The density value of the parallel image is the same as that in FIG. By multiplying the density value of the orthogonal image by one or more density values, the amplitude of the noise having a large period is amplified to the same extent as that of the parallel image.

濃度調整後の直交画像と平行画像の濃度値の差分を取った結果を、図3(c)と(d)に示す。図3(c)は、平行画像の濃度値から直交画像の濃度値を引いた差分結果、図3(d)は、逆に直交画像の濃度値から平行画像の濃度値を引いた差分結果である。図中、破線で一定値の閾値を示している。差分を取ったことにより、2つの異物の影響による濃度の落ち込みが同レベルになり、1つの閾値で細かなノイズと異物を分離できることが分かる。   FIGS. 3C and 3D show the results of obtaining the difference between the density values of the orthogonal image and the parallel image after the density adjustment. 3C is a difference result obtained by subtracting the density value of the orthogonal image from the density value of the parallel image, and FIG. 3D is a difference result obtained by subtracting the density value of the parallel image from the density value of the orthogonal image. is there. In the figure, a constant value threshold is indicated by a broken line. By taking the difference, it can be seen that the drop in density due to the influence of two foreign substances is at the same level, and fine noise and foreign substances can be separated with one threshold.

図3(c)および(d)の波形を閾値で2値化すると、図4(a)および(b)に示す2値化画像が得られ、ノイズを消去し、異物のみが鮮明になった画像となる。   When the waveforms in FIGS. 3C and 3D are binarized with a threshold value, the binarized images shown in FIGS. 4A and 4B are obtained, noise is eliminated, and only the foreign matters become clear. It becomes an image.

次に、濃度調整に線形濃度変換を用いた第2の形態について、図5を用いて説明する。図5(a)は、図3(a)に示した波形と同一の生波形である。直交画像の濃度調整に線形濃度変換を用いた結果が図5(b)である。線形濃度変換では、定数を乗算する方法とは異なり、ノイズの振幅を増加させつつ、その平均値を独立に制御できる。よって、図5(b)に示すように、直交画像の濃度値より低い濃度に平行画像中の細かいノイズが表れないように制御して濃度調整ができる。   Next, a second embodiment using linear density conversion for density adjustment will be described with reference to FIG. FIG. 5A is the same raw waveform as the waveform shown in FIG. FIG. 5B shows the result of using linear density conversion for density adjustment of an orthogonal image. In the linear density conversion, unlike the method of multiplying by a constant, the average value can be controlled independently while increasing the amplitude of noise. Therefore, as shown in FIG. 5B, density adjustment can be performed by controlling so that fine noise in the parallel image does not appear at a density lower than the density value of the orthogonal image.

この状態で、直交画像の濃度値から平行画像の濃度値を引く差分を行うと、図5(c)に示す結果が得られ、閾値を濃度0とすれば、異物とノイズを分離できる。その後、差分結果について、0未満の濃度値をすべて0に置き換える処理を行うと図5(d)に示すようにノイズが消去され、異物が鮮明になった画像が得られる。   In this state, if the difference obtained by subtracting the density value of the parallel image from the density value of the orthogonal image is obtained, the result shown in FIG. 5C is obtained. If the threshold value is set to 0, foreign matter and noise can be separated. Thereafter, when the difference result is subjected to a process of replacing all density values less than 0 with 0, noise is eliminated and an image with clear foreign matters is obtained as shown in FIG.

第2の形態の変形として、線形濃度変換による濃度調整を行った後、飽和演算処理を付加した差分処理を行えば、図5(c)の状態を経由することなく、直接図5(d)に示す状態とすることができる。これが第3の形態である。   As a modification of the second embodiment, if density processing is performed by linear density conversion and then difference processing with addition of saturation calculation processing is performed, the state shown in FIG. The state shown in FIG. This is the third form.

ここで、飽和演算処理とは、画像処理を行うことにより、濃度値が画像のレンジ(8ビットでは0〜255)外の値を取るときは、自動的にレンジの最小値または最大値に置き換える処理である。市販の画像処理ソフトウエアでは、画像処理コマンドに飽和演算処理を付加したものが多く、差分演算を行うと、0未満の濃度値はすべて0に置き換えられる。   Here, in the saturation calculation process, when the density value takes a value outside the image range (0 to 255 in 8 bits) by performing image processing, it is automatically replaced with the minimum value or the maximum value of the range. It is processing. In many commercially available image processing software, a saturation calculation process is added to an image processing command, and when a difference calculation is performed, all density values less than 0 are replaced with 0.

次に、濃度調整とノイズ低減処理の第4の形態について、図6を用いて説明する。図6(a)の生波形と、線形濃度変換を行った図6(b)は、図5(a)、(b)と同一の図面である。   Next, a fourth embodiment of density adjustment and noise reduction processing will be described with reference to FIG. The raw waveform in FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b) after linear density conversion are the same as FIG. 5 (a) and FIG. 5 (b).

第4の形態では、全体の差分をとることなく、直交画像の濃度値を直接閾値として適用する。すなわち、平行画像の濃度値が直交画像の濃度値より大きい画素の濃度値を0とし、平行画像の濃度値が直交画像の濃度値以下の画素では、直交画像の濃度値から平行画像の濃度値を引いた差分を濃度値として設定する。   In the fourth mode, the density value of the orthogonal image is directly applied as a threshold without taking the overall difference. That is, the density value of a pixel in which the density value of the parallel image is larger than the density value of the orthogonal image is set to 0, and the density value of the parallel image is changed from the density value of the orthogonal image to the pixel whose density value of the parallel image is equal to or less than the density value of the orthogonal image. The difference obtained by subtracting is set as the density value.

そうすると、図6(c)のようにノイズが消去された結果が得られる。この図は、図5(d)と同一である。しかし、これらの図が示す状態ではノイズが消去されているものの、異物の明度(濃度値)が低いため、明度を上げる処理を行うことが好ましい。濃度値に定数を乗算すると、図6(d)に示すように異物の明度が高くなり、画像をモニタに投影する場合には、目視で判別しやすい。   Then, the result of eliminating the noise is obtained as shown in FIG. This figure is the same as FIG. However, in the state shown in these figures, although noise is eliminated, the brightness (density value) of the foreign matter is low, so it is preferable to perform a process of increasing the brightness. When the density value is multiplied by a constant, the brightness of the foreign matter is increased as shown in FIG. 6D, and when the image is projected on the monitor, it is easy to visually discriminate.

上述したように、コントラストを増加させる濃度調整を行った直交画像の濃度値に基づいて、平行画像からノイズを消去することができる。その際、閾値で異物とノイズを分離する方法として、2値化する方法と、異物をグレースケール(平行と直交の差分)として残す方法がある。   As described above, the noise can be eliminated from the parallel image based on the density value of the orthogonal image that has been subjected to the density adjustment for increasing the contrast. At this time, there are a method of binarizing and a method of separating the foreign matter and noise by a threshold value and a method of leaving the foreign matter as a gray scale (difference between parallel and orthogonal).

どちらの方法でも、異物とノイズを分離してノイズを消去することは可能であるが、ノイズが取り切れない場合もあるため、さらにモルフォロジー変換、平滑化処理等の既知のノイズ処理を行ってノイズを消去することができる。この場合、2値化するより、異物をグレースケールで残す処理の方が、残ったノイズを処理しやすい。   With either method, it is possible to separate the noise from the foreign object and eliminate the noise. However, since the noise may not be completely removed, the noise is further reduced by performing known noise processing such as morphological transformation and smoothing processing. Can be erased. In this case, the remaining noise is easier to process than the binarization process in which the foreign matter is left in grayscale.

上述の処理について図7を用いて説明する。2値化する場合は、残ったノイズの濃度は異物と同じ(第1の形態の場合255)となり、図7(a)に示すようにサイズも大きい。一方、異物をグレースケールで残す方法では、図7(b)(c)に示すようにノイズの濃度は低く、高い濃度になるほどサイズは小さくなる。よって、エロージョン(収縮に続き膨張)処理により、容易にノイズを消去できる。   The above process will be described with reference to FIG. In the case of binarization, the density of the remaining noise is the same as that of a foreign object (255 in the first embodiment), and the size is large as shown in FIG. On the other hand, in the method of leaving the foreign matter in gray scale, the noise density is low as shown in FIGS. 7B and 7C, and the size becomes smaller as the density becomes higher. Therefore, noise can be easily eliminated by erosion (expansion following contraction) processing.

また、異物をグレースケールで残す方法では、図7(c)に示すように各画素の濃度値を定数倍する明度調整を行っても、ノイズが暗いままなので、モニタでも異物を視認しやすい。明度調整にγ<1であるガンマ補正を適用すると、さらにこの効果は大きくなる。   Further, in the method of leaving the foreign matter in gray scale, the noise remains dark even if the brightness adjustment is performed by multiplying the density value of each pixel by a constant as shown in FIG. This effect is further enhanced when gamma correction with γ <1 is applied to the brightness adjustment.

濃度調整方法は、撮像された画像データの調整に限られない。すなわち、撮像時に受像器2が受光する光量を制御して、画像データに対する濃度調整と同様の効果を得ることが可能である。例えば、直交画像撮像時の光量を平行画像撮像時の光量より増加させれば、検査対象物の厚さの影響を受けるノイズの濃度変化率を増加させて平行画像に近づけることができる。   The density adjustment method is not limited to adjustment of captured image data. That is, it is possible to obtain the same effect as the density adjustment for the image data by controlling the amount of light received by the receiver 2 during imaging. For example, if the amount of light at the time of orthogonal image capturing is increased from the amount of light at the time of parallel image capturing, the density change rate of noise affected by the thickness of the inspection object can be increased to approximate the parallel image.

受像器2が受光する光量を制御する方法としては、光源1の出力を制御する方法と、受像器のシャッタースピードを制御する方法がある。光源1の出力を制御するには、例えば、コントローラ8に光源制御部を設けて、光源のLEDに流す電流値を制御すればよい。シャッタースピードの制御については、例えば、平行画像の撮像前と、直交画像の撮像前に、受像器制御部83から受像器2にシャッタースピードを切り替えるコマンドを送ることで制御できる。   As a method for controlling the amount of light received by the image receiver 2, there are a method for controlling the output of the light source 1 and a method for controlling the shutter speed of the image receiver. In order to control the output of the light source 1, for example, a light source control unit may be provided in the controller 8 to control the value of a current flowing through the LED of the light source. The shutter speed can be controlled, for example, by sending a command for switching the shutter speed from the receiver control unit 83 to the receiver 2 before capturing a parallel image and before capturing an orthogonal image.

平行画像と直交画像とで、それぞれの撮像時に流す電流値またはシャッタースピードは、画像データに対する濃度調整で、線形濃度変換の定数を決める場合と同様にあらかじめ実験を行って求めた数値を適用すれば良い。
(異物検査における処理の流れ)
次に、本実施の形態における異物検査の処理の流れについて、図8のフローチャートを用いて説明する。
For the parallel image and the orthogonal image, the current value or shutter speed to be passed at the time of each image capture can be adjusted by adjusting the density of the image data and applying a numerical value obtained by conducting an experiment in advance as in the case of determining the linear density conversion constant. good.
(Processing flow in foreign object inspection)
Next, the flow of foreign matter inspection processing in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

最初に、偏光子駆動部82が第2の偏光子5の位置を確認し(ステップS1)、右端(平行位置)以外の位置にあるときには、リニアモータ6を右方向に移動させる(ステップS2)。   First, the polarizer driving unit 82 confirms the position of the second polarizer 5 (step S1), and when it is at a position other than the right end (parallel position), the linear motor 6 is moved to the right (step S2). .

第2の偏光子5が右端にあることを検出するまで右方向への移動を繰り返し(ステップS2)、検出した段階でリニアモータ6を停止させる(ステップS3)。   The movement in the right direction is repeated until it is detected that the second polarizer 5 is at the right end (step S2), and the linear motor 6 is stopped at the detected stage (step S3).

次に、受像器制御部83から受像器2に指令して第1画像(平行画像)を撮像し(ステップS4)、第1画像の画像データを画像データ記憶部84に格納する。(ステップS5)
続いて、偏光子駆動部82が第2の偏光子5の位置を確認する(ステップS6)。第2の偏光子5が左端(直交位置)以外の位置にあるので、リニアモータ6を左方向に移動させる(ステップS7)。
Next, the receiver control unit 83 instructs the receiver 2 to take a first image (parallel image) (step S4), and the image data of the first image is stored in the image data storage unit 84. (Step S5)
Subsequently, the polarizer driving unit 82 confirms the position of the second polarizer 5 (step S6). Since the second polarizer 5 is at a position other than the left end (orthogonal position), the linear motor 6 is moved to the left (step S7).

ステップS6において、第2の偏光子5が左端にあることを検出するまでは、ステップS7の処理を繰り返し、検出した段階でリニアモータ6を停止する(ステップS8)。   In step S6, the process of step S7 is repeated until it is detected that the second polarizer 5 is at the left end, and the linear motor 6 is stopped at the detected stage (step S8).

次に、受像器制御部83から受像器2に指令して第2画像(直交画像)を撮像し(ステップS9)、続いて第2画像の画像データを画像データ記憶部84に格納する(ステップS10)。   Next, the receiver control unit 83 instructs the receiver 2 to capture a second image (orthogonal image) (step S9), and subsequently stores the image data of the second image in the image data storage unit 84 (step S9). S10).

続いて、画像処理部85での処理に進み、濃度調整部86において第2画像(直交画像)の濃度値を調整する(ステップS11)。濃度調整は、第2画像の濃度の変化率(コントラスト)を増加させる処理であれば、上述したいずれの形態を採用しても良い。例えば、第2画像の濃度値に1より大きな定数を乗算する方法を用いても良いが、濃度の平均値を制御できる線形濃度変換を行うことが好ましい。   Subsequently, the process proceeds to the processing in the image processing unit 85, and the density adjustment unit 86 adjusts the density value of the second image (orthogonal image) (step S11). As long as the density adjustment is a process for increasing the density change rate (contrast) of the second image, any of the above-described forms may be employed. For example, a method of multiplying the density value of the second image by a constant larger than 1 may be used, but it is preferable to perform linear density conversion that can control the average density value.

次に、ステップS11で濃度調整を行った第2画像の濃度値に基づいて、第1画像のノイズを低減する処理を行う(ステップS12)。第2画像の濃度値に基づいて、第1画像のノイズを低減する処理として、例えば、差分演算部87で線形濃度変換後の第2画像と第1画像との差分画像を生成し、ノイズ消去部88で差分画像に閾値を適用して異物とノイズを切り分け、ノイズが低減して異物が鮮明に写った画像を生成する。なお、ステップS12では、第2画像の濃度値を閾値として、直接第1画像からノイズを低減した画像を取得することもできる。   Next, based on the density value of the second image whose density has been adjusted in step S11, processing for reducing noise in the first image is performed (step S12). As a process for reducing the noise of the first image based on the density value of the second image, for example, the difference calculation unit 87 generates a difference image between the second image after the linear density conversion and the first image, and eliminates the noise. The unit 88 applies a threshold value to the difference image to separate the foreign object and the noise, and generates an image in which the foreign object is clearly seen with the noise reduced. In step S12, it is also possible to obtain an image with reduced noise directly from the first image using the density value of the second image as a threshold value.

最後に、ノイズ低減後の画像データに基づいて画像認識を実行して異物の有無を判定し(ステップS13)、判定結果を出力して一連の処理を終了する。   Finally, image recognition is executed based on the image data after noise reduction to determine the presence or absence of foreign matter (step S13), the determination result is output, and the series of processing ends.

画像認識には、例えば、画像を2値化してラベリングした領域の大きさで異物を認識する方法を採用できる。また、特徴点を抽出したパターン認識等、検査対象物や異物および必要とする検査精度に応じて、公知の認識手法を選択できる。   For the image recognition, for example, a method of recognizing a foreign object with the size of a binarized and labeled area can be employed. Also, a known recognition method can be selected according to the inspection object, foreign matter, and required inspection accuracy, such as pattern recognition from which feature points are extracted.

判定結果の出力は、例えば、画像認識プログラムが画像中に異物が存在することを認識した場合にフラグをたて、フラグが立った場合に、ワーニングをモニタに表示させたり、警報装置を作動させる等の出力手段により行うことができる。また、検査ラインを自動的に停止させ、品質データベースに記録させる構成とすることもできる。   For example, the determination result is output when a flag is set when the image recognition program recognizes that a foreign object is present in the image, and when the flag is set, a warning is displayed on the monitor or an alarm device is activated. The output means such as Further, the inspection line can be automatically stopped and recorded in the quality database.

さらに、異物の位置を画像の座標から計算して出力しても良い。また、複数種類の異物の特徴点により異物の種類を分けて認識すると、前工程において異物混入の原因を特定しやすく、改善に役立てられる。
(実験例1)
次に、本実施の形態に係る食品検査装置100を用いて実験を行った結果について説明する。
Further, the position of the foreign matter may be calculated from the coordinates of the image and output. In addition, when the types of foreign matters are recognized separately based on the feature points of a plurality of types of foreign matters, it is easy to identify the cause of foreign matter contamination in the previous process, which is useful for improvement.
(Experimental example 1)
Next, the results of experiments using the food inspection apparatus 100 according to the present embodiment will be described.

本実験では、細かく刻んだ梅肉を検査対象物とした。この梅肉は、ペースト状の果肉と繊維質を含む果皮が混在して光学的に不均一な状態である。透明板3の上には、中央部に長方形(18mm×22mm)の窓部を設けた黒いゴム板を受像器2の受光軸が窓部中央を通る位置に載置した。   In this experiment, finely chopped plum meat was used as an inspection object. This plum meat is in an optically non-uniform state with a paste-like pulp and a fiber-containing skin. On the transparent plate 3, a black rubber plate having a rectangular (18 mm × 22 mm) window at the center was placed at a position where the light receiving axis of the image receiver 2 passes through the center of the window.

ゴム板の窓部の透明板3上に異物として、アカマダラケシキスイの幼虫、ゴム手袋の破片およびアルミ箔片を載置し、その上に前記梅肉を厚さが5mmとなるように重置した。なお、黒色のゴム板は、光源1から出射され検査体操物を透過せずに受像器2に到達する光を遮蔽するために設けてある。   On the transparent plate 3 in the window of the rubber plate, the red larvae of red snapper, a piece of rubber glove and an aluminum foil piece were placed as foreign matters, and the plum meat was placed thereon so that the thickness was 5 mm. . The black rubber plate is provided to shield light emitted from the light source 1 and reaching the image receiver 2 without passing through the inspection object.

光源1は、波長が850nmのLED(ROHM製SIR-568ST3F)を1平方cm当り3個の面密度になるように6.53m×7.6cmの基板上に配置してLEDパネルとし、各LEDに0.1Aの電流を印加し点灯させた。   The light source 1 is an LED panel in which LEDs with a wavelength of 850 nm (ROHM SIR-568ST3F) are arranged on a 6.53 m x 7.6 cm substrate so that the surface density is 3 per square centimeter. A current of 0.1 A was applied to light up.

受像器2には、WATEC製のモノクロCCDカメラ(WAT-910HX)を使用し、TAMRON製のIR(赤外線)対応バリフォーカルレンズ(12VM412ASIR)を取り付け、検査体操物に焦点を合わせた。シャッタースピードは、1msecに固定した。   The receiver 2 uses a WATEC monochrome CCD camera (WAT-910HX), a TAMRON IR (infrared) compatible varifocal lens (12VM412ASIR), and focuses on the examination object. The shutter speed was fixed at 1 msec.

第1の偏光子4、ならびに第2の偏光子5のy方向偏光部51およびx方向偏光部52は、すべて旭化成イーマテリアルズ製のワイヤグリッド偏光フィルム(WGF-HTU)を貼付したガラス板とした。   The first polarizer 4 and the y-direction polarization part 51 and the x-direction polarization part 52 of the second polarizer 5 are all glass plates with a wire grid polarization film (WGF-HTU) made by Asahi Kasei E-Materials. did.

各部品の位置関係は、光源1と第1の偏光子4の間が50mm、第1の偏光子4と透明板3との間が50mm、透明板3と第2の偏光子5との間が25mm、および第2の偏光子5と受像器2に取り付けたレンズの間が20mmであり、すべての部品は、下から上に一直線の光路上に配置してある。   The positional relationship of each component is 50 mm between the light source 1 and the first polarizer 4, 50 mm between the first polarizer 4 and the transparent plate 3, and between the transparent plate 3 and the second polarizer 5. Is 25 mm, and the distance between the second polarizer 5 and the lens attached to the receiver 2 is 20 mm, and all the components are arranged on a straight optical path from bottom to top.

図9(a)は、第2の偏光子5を、受像器2がy方向偏光部51を通して受光できる位置にセットして撮像した平行画像(相対角0°)の写真である。一方、図9(b)は、第2の偏光子5を、受像器2がx方向偏光部52を通して受光できる位置にセットして撮像した直交画像(相対角90°)の写真である。   FIG. 9A is a photograph of a parallel image (relative angle 0 °) captured by setting the second polarizer 5 at a position where the receiver 2 can receive light through the y-direction polarization unit 51. On the other hand, FIG. 9B is a photograph of an orthogonal image (relative angle 90 °) captured by setting the second polarizer 5 at a position where the receiver 2 can receive light through the x-direction polarization unit 52.

図9(b)に示す直交画像の全画素の濃度値を1.4倍する濃度調整を行い、濃度調整後の直交画像の濃度値から図9(a)に示す平行画像の濃度値を引いて差分画像を生成した。図9(c)は、この差分画像の全画素の濃度値を5倍にして濃度調整した画像の写真である。   The density adjustment of 1.4 times the density value of all the pixels of the orthogonal image shown in FIG. 9B is performed, and the density value of the parallel image shown in FIG. 9A is subtracted from the density value of the orthogonal image after the density adjustment. A difference image was generated. FIG. 9C is a photograph of an image obtained by adjusting the density by increasing the density value of all the pixels of the difference image by five times.

なお、差分演算実行時に、濃度値が0以下となる場合は、値を0に置き換える処理を行っているので、ノイズを閾値で消去する処理を同時に行っている。以降の差分演算も同様である。   Note that when the difference value is executed, if the density value is 0 or less, the process of replacing the value with 0 is performed, so the process of erasing noise with the threshold value is simultaneously performed. The same applies to the subsequent difference calculation.

また、同じ直交画像(図9(b))に対して、線形濃度変換による濃度調整を行い、同様に平行画像(図9(a))との差分画像を生成した。なお、線形濃度変換は、元画像の濃度値下限Aを生成画像の濃度値0に、元画像の濃度値上限Bを生成画像の濃度値255に対応するように、元画像の濃度値A〜Bの区間の濃度値を線形的に変換する。濃度値下限Aを10、上限Bを150として、線形濃度変換を行った。図9(d)は、この差分画像の全画素の濃度値を10倍にして濃度調整した画像の写真である。   Further, density adjustment by linear density conversion was performed on the same orthogonal image (FIG. 9B), and similarly, a difference image from the parallel image (FIG. 9A) was generated. In the linear density conversion, the density value A to the original image is set so that the density value lower limit A of the original image corresponds to the density value 0 of the generated image and the density value upper limit B of the original image corresponds to the density value 255 of the generated image. The density value in the B section is converted linearly. Linear density conversion was performed with the density value lower limit A being 10 and the upper limit B being 150. FIG. 9D is a photograph of an image obtained by adjusting the density by increasing the density value of all the pixels of the difference image 10 times.

図9(c)、(d)ともに、平行画像に写っている梅の皮や繊維質の影響によるノイズが大幅に低減された。しかし、定数を乗じる濃度調整を行った写真(図9(c))では左側に梅の皮のノイズが若干残ったが、線形濃度変換を行った写真(図9(d))では消えている。
(実験例2)
次に、アカマダラケシキスイの幼虫を異物とし、実験例1と同じ梅肉を検査対象として、検査対象物の厚さが変わった場合の効果確認を行った。
9 (c) and 9 (d), the noise due to the influence of plum skin and fiber in the parallel image was greatly reduced. However, in the photo (Fig. 9 (c)) in which the density was adjusted by multiplying by a constant, a little ume peel noise remained on the left side, but it disappeared in the photo (Fig. 9 (d)) after the linear density conversion. .
(Experimental example 2)
Next, the effect was confirmed when the thickness of the test object was changed, with the red larvae of the red spotted larvae as foreign substances and the same plum meat as in Experimental Example 1 as the test object.

波長850nmのLED(OSRAM,SFH4550)を1平方cm当り3個の面密度になるように6.53m×7.6cmの基板上に配置したLEDパネルを光源1とし、各LEDに印加する電流値を0.1Aとし、シャッタースピードを4msecとし、差分演算後の濃度調整を20倍としたことを除き、実験例1と同様の撮像条件とした。   An LED panel in which an LED (OSRAM, SFH4550) with a wavelength of 850 nm is arranged on a 6.53 m x 7.6 cm substrate so that the surface density is 3 per square centimeter is the light source 1, and the current value applied to each LED is The imaging conditions were the same as those in Experimental Example 1, except that 0.1 A was set, the shutter speed was 4 msec, and the density adjustment after the difference calculation was 20 times.

図10(a)、(b)に梅肉の厚さ2mmの平行画像と直交画像を、図10(c)、(d)に厚さ5mmの平行画像と直交画像を示す。また図11(a)、(b)に濃度値下限Aを25、上限Bを170として、線形濃度変換を行い、実験例1と同様の方法により差分画像を生成した結果を示す。図11(a)が2mm、(b)が5mmの厚さである。   10 (a) and 10 (b) show a parallel image and an orthogonal image with a thickness of 2 mm, and FIGS. 10 (c) and 10 (d) show a parallel image and an orthogonal image with a thickness of 5 mm. Further, FIGS. 11A and 11B show the results of generating a difference image by the same method as in Experimental Example 1 by performing linear density conversion with the density value lower limit A being 25 and the upper limit B being 170. FIG. FIG. 11A shows a thickness of 2 mm and FIG. 11B shows a thickness of 5 mm.

図11(c)、(d)に濃度値下限Aを30、上限Bを165として、線形濃度変換を行い、実験例1と同様の方法により差分画像を生成した結果を示す。図11(c)が2mm、(d)が5mmの厚さである。いずれも、ほとんどノイズが消え、異物だけが鮮明になっている。
(比較例1)
比較例として、実験例2と同一の平行画像と、一定の濃度値で全画素を塗りつぶした画像との差分演算を実行した。塗りつぶした画像の濃度値を閾値として、平行画像のこれより高い濃度値を有する画素を一色に塗りつぶすことでノイズを消去するのと同じ効果がある。塗りつぶし画像の濃度値を以下に示す通りとし、濃度変換を行っていないことを除き、実験例2と同様に処理を行った。
11 (c) and 11 (d) show the results of generating a difference image using the same method as in Experimental Example 1 by performing linear density conversion with the density value lower limit A being 30 and the upper limit B being 165. FIG. FIG. 11C shows a thickness of 2 mm, and FIG. 11D shows a thickness of 5 mm. In both cases, the noise is almost gone, and only the foreign objects are clear.
(Comparative Example 1)
As a comparative example, a difference calculation was performed between the same parallel image as in experimental example 2 and an image in which all pixels were filled with a constant density value. Using the density value of the filled image as a threshold value, the same effect is obtained as eliminating noise by painting a pixel having a higher density value of the parallel image with one color. Processing was performed in the same manner as in Experimental Example 2 except that the density value of the filled image was as shown below and density conversion was not performed.

図12(a)、(b)に塗りつぶし画像の濃度値を155として生成した差分画像を示す。図12(a)が2mm、(b)が5mmの厚さである。また図12(c)、(d)に塗りつぶし画像の濃度値を160として生成した差分画像を示す。図12(c)が2mm、(d)が5mmの厚さである。   FIGS. 12A and 12B show difference images generated by setting the density value of the filled image as 155. FIG. FIG. 12A shows a thickness of 2 mm, and FIG. 12B shows a thickness of 5 mm. FIGS. 12C and 12D show difference images generated with the density value of the filled image as 160. FIG. FIG. 12C shows a thickness of 2 mm, and FIG. 12D shows a thickness of 5 mm.

図12(a)に示すように、塗りつぶし画像の濃度値が155の場合は、厚さ2mmでは異物が不鮮明である。これに対し、厚さ5mmでは異物は鮮明であるが、ノイズが若干残る。   As shown in FIG. 12A, when the density value of the filled image is 155, the foreign matter is unclear when the thickness is 2 mm. On the other hand, the foreign matter is clear at a thickness of 5 mm, but some noise remains.

一方、塗りつぶし画像の濃度値が160の場合は、厚さ2mmで異物が鮮明になるが、厚さ5mmではノイズが増加する。よって、厚さ2mmと5mmで異物が鮮明で、ノイズが残らない条件は見いだせないことが分かる。この結果より、単に平行画像に閾値を適用する比較例1に対し、直交画像との差分を取る実験例2の有効性が分かる。
(実験例3)
直交画像の濃度調整に替えて、光源1の光量を電流値を変更することにより、平行画像と直交画像のコントラストを調整して本発明の効果を確認した。電流値を変更したこと、および濃度調整を行わずに演算処理を実施し、差分演算後の濃度調整を10倍としたことを除き、実験例2と同一条件で撮像し、差分画像を生成した。なお、電流値は、差分画像を確認しながら、平行画像で0.06A、直交画像で0.1Aとした。
On the other hand, when the density value of the filled image is 160, foreign matters become clear when the thickness is 2 mm, but noise increases when the thickness is 5 mm. Therefore, it can be seen that the thickness is 2 mm and 5 mm, the foreign matter is clear, and the condition in which noise does not remain cannot be found. From this result, it can be seen that the effectiveness of the experimental example 2 in which the difference from the orthogonal image is obtained, as compared with the comparative example 1 in which the threshold is simply applied to the parallel image.
(Experimental example 3)
The effect of the present invention was confirmed by adjusting the contrast between the parallel image and the orthogonal image by changing the current value of the light amount of the light source 1 instead of adjusting the density of the orthogonal image. An arithmetic process was performed without changing the current value, and the density adjustment after the difference calculation was performed 10 times except that the image was taken under the same conditions as in Experimental Example 2 to generate a difference image. . The current value was set to 0.06 A for the parallel image and 0.1 A for the orthogonal image while checking the difference image.

図13(a)に平行画像、(b)に直交画像、(c)に差分画像を示す。直交画像に濃度変換を実施したときと同様、ノイズが消え、鮮明な異物の画像が得られた。
(実験例4)
直交画像の濃度調整に替えて、受像器2の受光量をシャッタースピードを変更することにより、平行画像と直交画像のコントラストを調整して本発明の効果を確認した。シャッタースピードを変更したこと、および濃度調整を行わずに演算処理を実施し、差分演算後の濃度調整を10倍としたことを除き、実験例2と同一条件で撮像し、差分画像を生成した。なお、シャッタースピードは、差分画像を確認しながら、平行画像で1msec、直交画像で2msecとした。
13A shows a parallel image, FIG. 13B shows an orthogonal image, and FIG. 13C shows a difference image. The noise disappeared and a clear image of foreign matter was obtained as in the case of density conversion on the orthogonal image.
(Experimental example 4)
The effect of the present invention was confirmed by adjusting the contrast between the parallel image and the orthogonal image by changing the shutter speed of the received light amount of the receiver 2 instead of adjusting the density of the orthogonal image. An arithmetic process was performed without changing the shutter speed, and the density adjustment after the difference calculation was performed 10 times, and the image was taken under the same conditions as in Experimental Example 2 to generate a difference image. . The shutter speed was set to 1 msec for the parallel image and 2 msec for the orthogonal image while checking the difference image.

図14(a)に平行画像、(b)に直交画像、(c)に差分画像を示す。直交画像に濃度変換を実施したときと同様、ノイズが消え、鮮明な異物の画像が得られた。
(実験例5)
検査対象を梅肉からいちごジャムに替え、ゴム手袋の破片を異物として本発明の効果を確認した。本実験例では、濃度調整にシャッタースピードの変更と、直交画像に対する線形濃度変換を併用した。ジャムの厚さは4mmとした。シャッタースピードを平行画像で0.01msec、直交画像で0.2msecとして、受像器2の受光量を調整するとともに、直交画像に対して、下限A4、上限B212とする線形濃度変換を行った。その他の条件は、実験例2と同一である。
14A shows a parallel image, FIG. 14B shows an orthogonal image, and FIG. 14C shows a difference image. The noise disappeared and a clear image of foreign matter was obtained as in the case of density conversion on the orthogonal image.
(Experimental example 5)
The inspection object was changed from plum meat to strawberry jam, and the effect of the present invention was confirmed using a piece of rubber glove as a foreign object. In this experimental example, the change of the shutter speed and the linear density conversion for the orthogonal image are used together for the density adjustment. The thickness of the jam was 4 mm. The shutter speed was set to 0.01 msec for the parallel image and 0.2 msec for the orthogonal image, the amount of light received by the receiver 2 was adjusted, and linear density conversion with the lower limit A4 and the upper limit B212 was performed on the orthogonal image. The other conditions are the same as in Experimental Example 2.

図15(a)に平行画像、(b)に直交画像、(c)に差分画像を示す。差分画像では、平行画像にある繊維質によるノイズは消えているが、いちごの種が異物とともに鮮明に写っている。しかし、種は小さいため、後にモルフォロジー変換、平滑化処理等のノイズ処理で、異物のみを残した画像を取得可能である。また、種に着目すれば、異物検査以外に、種の有無や分散状況を確認するためにも、本発明を適用し得る。
(実験例6)
検査対象を梅肉から梅果肉入りゼリーに替え、ゴム手袋の破片を異物として本発明の効果を確認した。本実験例では、濃度調整にシャッタースピードの変更と、直交画像に対する線形濃度変換を併用した。ゼリーの厚さは4mmとした。シャッタースピードを平行画像で0.1msec、直交画像で0.5msecとして、受像器2の受光量を調整するとともに、直交画像に対して、下限A8、上限B173とする線形濃度変換を行った。その他の条件は、実験例2と同一である。
FIG. 15A shows a parallel image, FIG. 15B shows an orthogonal image, and FIG. 15C shows a difference image. In the difference image, the noise due to the fibers in the parallel image disappears, but the strawberry seeds are clearly visible along with the foreign matter. However, since the seeds are small, it is possible to acquire an image in which only foreign matters are left later by noise processing such as morphological conversion and smoothing processing. If attention is paid to the seeds, the present invention can be applied to confirm the presence / absence of the seeds and the state of dispersion in addition to the foreign substance inspection.
(Experimental example 6)
The test object was changed from plum meat to jelly containing plum pulp, and the effect of the present invention was confirmed using a piece of rubber glove as a foreign object. In this experimental example, the change of the shutter speed and the linear density conversion for the orthogonal image are used together for the density adjustment. The thickness of the jelly was 4 mm. The shutter speed was set to 0.1 msec for the parallel image and 0.5 msec for the orthogonal image, and the amount of light received by the receiver 2 was adjusted, and linear density conversion with the lower limit A8 and the upper limit B173 was performed on the orthogonal image. The other conditions are the same as in Experimental Example 2.

図16(a)に平行画像、(b)に直交画像、(c)に差分画像を示す。差分画像では、平行画像にある繊維質によるノイズが消え、鮮明な異物の画像が得られた。
(実験例7)
検査対象を梅肉から白菜キムチに替え、ゴム手袋の破片を異物として本発明の効果を確認した。白菜キムチの厚さは4mmとした。シャッタースピードを0.5msecとして、受像器2の受光量を調整するとともに、直交画像に対して、下限A13、上限B196とする線形濃度変換を行った。また、差分演算後の濃度調整を20倍とした。その他の条件は、実験例2と同一である。
FIG. 16A shows a parallel image, FIG. 16B shows an orthogonal image, and FIG. 16C shows a difference image. In the difference image, the noise due to the fiber in the parallel image disappeared, and a clear image of the foreign matter was obtained.
(Experimental example 7)
The test object was changed from plum meat to Chinese cabbage kimchi, and the effect of the present invention was confirmed using a piece of rubber glove as a foreign object. The thickness of Chinese cabbage kimchi was 4 mm. The shutter speed was set to 0.5 msec, the amount of light received by the image receiver 2 was adjusted, and linear density conversion was performed on the orthogonal image with a lower limit A13 and an upper limit B196. Further, the density adjustment after the difference calculation is set to 20 times. The other conditions are the same as in Experimental Example 2.

図17(a)に平行画像、(b)に直交画像、(c)に差分画像を示す。ノイズが消え、鮮明な異物の画像が得られた。
(実験例8)
実験例2の光源1を近赤外線から可視光線に替えて本発明の効果を確認した。光源を白色LED(モノタロウ24LED丸形ライト)とした。また、シャッタースピードを333msecとし、濃度調整の条件は、線形濃度変換(下限Aを10、上限Bを191)とした。また、梅肉の厚さを4mmとし、その他の条件は、実験例2と同一とした。
FIG. 17A shows a parallel image, FIG. 17B shows an orthogonal image, and FIG. 17C shows a difference image. Noise disappeared and a clear image of foreign matter was obtained.
(Experimental example 8)
The effect of the present invention was confirmed by changing the light source 1 of Experimental Example 2 from near infrared to visible light. The light source was a white LED (Monotaro 24LED round light). The shutter speed was 333 msec, and the density adjustment conditions were linear density conversion (lower limit A was 10 and upper limit B was 191). Moreover, the thickness of plum meat was 4 mm, and the other conditions were the same as in Experimental Example 2.

図18(a)に平行画像、(b)に直交画像、(c)に差分画像を示す。光源を近赤外線としたときと同様、ノイズが消え、鮮明な異物の画像が得られた。   FIG. 18A shows a parallel image, FIG. 18B shows an orthogonal image, and FIG. 18C shows a difference image. The noise disappeared and a clear image of the foreign matter was obtained as when the light source was near infrared.

上述したように本発明に係る食品検査装置では、第1画像に異物の影と検査対象物の光学的不均一性によるノイズが比較的鮮明に写る。一方、第2画像には、異物の影と検査対象物の光学的不均一性によるノイズは見た目には不鮮明であるが、第1画像に含まれるノイズと同じ原因によるノイズ成分(以下「共通ノイズ」という。)が含まれていると考えられる。   As described above, in the food inspection apparatus according to the present invention, noise due to the shadow of the foreign matter and the optical non-uniformity of the inspection object appears relatively clearly in the first image. On the other hand, in the second image, the noise due to the shadow of the foreign matter and the optical non-uniformity of the inspection object is visually unclear, but the noise component due to the same cause as the noise included in the first image (hereinafter referred to as “common noise”). ")").

したがって、第2画像の濃度値を利用すれば、第1画像から共通ノイズをキャンセルして、ノイズを低減した画像が得られる。この画像に対して異物判定を行うことで、誤判定を防ぐことができる。   Therefore, if the density value of the second image is used, common noise is canceled from the first image, and an image with reduced noise is obtained. By performing foreign object determination on this image, erroneous determination can be prevented.

さらに、第2画像の濃度コントラストを増大、および/または第1画像のコントラストを低下させる濃度調整を行う濃度調整手段を有するので、第1画像と第2画像に含まれる共通ノイズによる濃度の変化率を近似させることができる。   Further, since the apparatus has density adjusting means for performing density adjustment for increasing the density contrast of the second image and / or reducing the contrast of the first image, the rate of change in density due to common noise included in the first image and the second image Can be approximated.

よって、濃度調整後に第1画像と第2画像の差分を取れば、第1画像に含まれる共通ノイズをキャンセルでき、異物とノイズ成分を判別しやすい差分画像データを生成できる。その結果、ノイズ成分を消去または低減した画像データには異物だけが鮮明に表れるため、精度よく異物の有無を判定でき、異物が存在する場合には、その位置を特定できる。
<実施の形態2>
図19に、本発明の実施の形態2に係る食品検査装置100の基本的な構成を示す。図中、図1の部材と同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。またコントローラについては、偏光子駆動部82の制御対象がステッピングモータ9であることを除いて、図2に示したコントローラ8と変わりがない。
Therefore, if the difference between the first image and the second image is obtained after the density adjustment, the common noise included in the first image can be canceled, and difference image data that can easily distinguish foreign substances and noise components can be generated. As a result, since only foreign matters appear clearly in the image data from which noise components have been eliminated or reduced, the presence or absence of foreign matters can be accurately determined, and the location of foreign matters can be identified.
<Embodiment 2>
FIG. 19 shows a basic configuration of food inspection apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, the same members as those shown in FIG. The controller is the same as the controller 8 shown in FIG. 2 except that the control target of the polarizer driving unit 82 is the stepping motor 9.

本実施の形態では、図1に示した実施の形態1の第2の偏光子5を構成するy方向偏光子51、x方向偏光子52、フレーム53、リニアモータ6およびレール7に替えて、円形偏光子54、プーリ付フレーム55、ステッピングモータ9、サポート板10、モータプーリ11およびプーリベルト12を用いる。   In the present embodiment, instead of the y-direction polarizer 51, the x-direction polarizer 52, the frame 53, the linear motor 6 and the rail 7 constituting the second polarizer 5 of the first embodiment shown in FIG. A circular polarizer 54, a pulley-equipped frame 55, a stepping motor 9, a support plate 10, a motor pulley 11 and a pulley belt 12 are used.

プーリ付フレーム55は、サポート板10の穴部に回転自在に係合され、サポート板10から脱落しないように上部と下部にフランジが設けられている。円形偏光子54は、プーリ付フレーム55に外周で固定されており、プーリ付フレーム55が回転するとともに回転し、透過軸の方向を変えることができるようになっている。   The pulley-equipped frame 55 is rotatably engaged with the hole portion of the support plate 10, and flanges are provided at the upper and lower portions so as not to fall off the support plate 10. The circular polarizer 54 is fixed on the outer periphery of the pulley-equipped frame 55 so that the direction of the transmission axis can be changed as the pulley-equipped frame 55 rotates.

また、サポート板10には、ステッピングモータ9のケースが固定されており、ステッピングモータ9の回転軸には、モータプーリ11が取り付けられている。プーリ付フレーム55は、外周にプーリ溝が設けられており、モータプーリ11とプーリベルト12で係合され、ステッピングモータ9からの動力が伝達されるようになっている。   Further, a case of the stepping motor 9 is fixed to the support plate 10, and a motor pulley 11 is attached to the rotating shaft of the stepping motor 9. The pulley-equipped frame 55 is provided with a pulley groove on the outer periphery, and is engaged by the motor pulley 11 and the pulley belt 12 so that power from the stepping motor 9 is transmitted.

よって、ステッピングモータ9の回転を制御すれば、円形偏光子54を回転させることができ、第1の偏光子4の透過軸と第2の偏光子5の透過軸との相対角を変更することができる。   Therefore, if the rotation of the stepping motor 9 is controlled, the circular polarizer 54 can be rotated, and the relative angle between the transmission axis of the first polarizer 4 and the transmission axis of the second polarizer 5 can be changed. Can do.

図19に示す構成を採用することにより、偏光方向制御における機械的動作を搖動から回転運動に替えることができるため、振動の低減が可能である。また、円形偏光子は、180°回転するごとに相対角が0°から90°まで変化するため、一方向の回転で、平行画像と直交画像の撮像が可能になる。
(実験例9)
本実施の形態に係る食品検査装置を用いて実験を行った結果を説明する。実施の形態1では、第1の偏光子と第2の偏光子との相対角が0°のときに撮像した画像を平行画像、90°のときに撮像した画像を直交画像として扱ったが、平行画像の相対角が直交画像の相対角より小さければ、これに限らず本発明の効果を奏することができる。そこで、本発明の範囲を明確にするために、平行画像と直交画像の相対角の有効範囲を調べた。
By adopting the configuration shown in FIG. 19, the mechanical operation in the polarization direction control can be changed from peristaltic to rotational motion, so that vibration can be reduced. In addition, since the relative angle of the circular polarizer changes from 0 ° to 90 ° every rotation of 180 °, parallel images and orthogonal images can be captured by rotating in one direction.
(Experimental example 9)
The results of experiments using the food inspection apparatus according to the present embodiment will be described. In the first embodiment, an image captured when the relative angle between the first polarizer and the second polarizer is 0 ° is treated as a parallel image, and an image captured when the relative angle is 90 ° is treated as an orthogonal image. If the relative angle of the parallel image is smaller than the relative angle of the orthogonal image, the present invention is not limited to this and the effects of the present invention can be achieved. Therefore, in order to clarify the scope of the present invention, the effective range of the relative angle between the parallel image and the orthogonal image was examined.

図20に、第1の偏光子4と第2の偏光子5との相対角を10°ごとに変更して撮像した写真を示す。撮像条件は前述の実験例2と同一とし、梅肉の厚さは5mmとした。図21は、図20の画像を組み合わせて生成した差分画像である。これまでと同様、差分演算時には、0以下となる濃度値を0に置き換えた。線形濃度変換の下限値Aと上限値Bは、それぞれの写真の上部に記載した通りである。   FIG. 20 shows a photograph taken by changing the relative angle between the first polarizer 4 and the second polarizer 5 every 10 °. The imaging conditions were the same as in Experimental Example 2 described above, and the thickness of plum meat was 5 mm. FIG. 21 is a difference image generated by combining the images of FIG. As before, the density value that is 0 or less was replaced with 0 in the difference calculation. The lower limit value A and the upper limit value B of the linear density conversion are as described in the upper part of each photograph.

図21の上段の写真は、平行画像と直交画像をともに相対角を10°ずつ変更したときの差分画像である。平行画像の相対角20°、直交画像の相対角70°の組み合わせでも、ノイズが消去され異物が鮮明になる差分画像が得られた。また、平行画像の相対角30°、直交画像の相対角60°の組み合わせでは、異物の鮮明度が若干低下するが、後の画像認識には十分使用できる鮮明度を有している。   The upper photograph in FIG. 21 is a difference image when the relative angle is changed by 10 ° for both the parallel image and the orthogonal image. Even when the parallel image has a relative angle of 20 ° and the orthogonal image has a relative angle of 70 °, a difference image in which the noise is eliminated and the foreign matter becomes clear is obtained. Further, when the parallel image has a relative angle of 30 ° and the orthogonal image has a relative angle of 60 °, the sharpness of the foreign matter slightly decreases, but the sharpness can be sufficiently used for subsequent image recognition.

図21の中段に示すように、直交画像の相対角を90°で固定した場合は、平行画像の相対角を50°としても、ノイズがなく鮮明な異物の画像が得られる。この場合、画像認識で使用可能な平行画像の相対角の上限は70°となる。   As shown in the middle of FIG. 21, when the relative angle of the orthogonal image is fixed at 90 °, a clear foreign object image without noise can be obtained even if the relative angle of the parallel image is 50 °. In this case, the upper limit of the relative angle of parallel images that can be used for image recognition is 70 °.

図21の下段に示すように、平行画像の相対角を0°で固定した場合は、直交画像の相対角を70°としても、ノイズがなく鮮明な異物の画像が得られる。この場合、画像認識で使用可能な直交画像の相対角の下限は50°となる。
(比較例2)
図22は、実験例3と同様に平行画像と直交画像の相対角の範囲を調べた結果、本発明の効果を奏しない範囲の差分画像である。平行画像と直交画像の相対角の差が20°を下回るとノイズが消去できず、異物も視認できない。また、直交画像の相対角が50°を下回った場合も同様である。
As shown in the lower part of FIG. 21, when the relative angle of the parallel image is fixed at 0 °, a clear foreign object image without noise can be obtained even if the relative angle of the orthogonal image is set to 70 °. In this case, the lower limit of the relative angle of the orthogonal image that can be used for image recognition is 50 °.
(Comparative Example 2)
FIG. 22 is a difference image in a range in which the effect of the present invention is not obtained as a result of examining the range of the relative angle between the parallel image and the orthogonal image as in Experimental Example 3. If the difference between the relative angles of the parallel image and the orthogonal image is less than 20 °, the noise cannot be erased and the foreign matter cannot be visually recognized. The same applies when the relative angle of the orthogonal image is less than 50 °.

以上の結果から、平行画像の相対角は70°以下、直交画像の相対角は50°以上であり、かつ直交画像の相対角は、平行画像の相対角に対して20°以上大きくなければならない。好ましくは、平行画像の相対角を50°以下、直交画像の相対角を70°以上、かつ直交画像の相対角を平行画像の相対角に対して50°以上大きくすると、ノイズを消去しつつ、より異物が鮮明な画像が得られるため、後の画像認識の精度が向上する。
<実施の形態3>
実施の形態1および2は、いずれも直線偏光を利用するものであるが、本発明に係る食品検査装置では、円偏光を利用することもできる。本実施の形態では、実施の形態1の第1の偏光子4と第2の偏光子5を円偏光板で構成している。
From the above results, the relative angle of the parallel image must be 70 ° or less, the relative angle of the orthogonal image must be 50 ° or more, and the relative angle of the orthogonal image must be 20 ° or more larger than the relative angle of the parallel image. . Preferably, when the relative angle of the parallel image is 50 ° or less, the relative angle of the orthogonal image is 70 ° or more, and the relative angle of the orthogonal image is increased by 50 ° or more with respect to the relative angle of the parallel image, the noise is eliminated, Since an image with clearer foreign matters can be obtained, the accuracy of subsequent image recognition is improved.
<Embodiment 3>
Although Embodiments 1 and 2 both use linearly polarized light, circularly polarized light can also be used in the food inspection apparatus according to the present invention. In the present embodiment, the first polarizer 4 and the second polarizer 5 of the first embodiment are configured by circularly polarizing plates.

第1の偏光子4は、光を右回りの円偏光に変換する。第2の偏光子5は、図示しないが、y方向偏光部51が、右回りの円偏光を直線偏光に変換して透過させる右回転透過部に替わり、x方向偏光部52が、左回りの円偏光を直線偏光に変換して透過させる左回転透過部に替わっている。   The first polarizer 4 converts light into clockwise circularly polarized light. Although the second polarizer 5 is not shown, the y-direction polarization unit 51 is replaced with a right-handed rotation transmission unit that converts clockwise circularly polarized light into linearly polarized light and transmits it, and an x-direction polarization unit 52 is counterclockwise. It is replaced with a counterclockwise transmission part that converts circularly polarized light into linearly polarized light and transmits it.

そして偏光方向制御手段が、右回転透過部を通して検査対象物からの光を受光できる正転透過位置と、左回転透過部を通して受光できる逆転透過位置とを切り替える。さらに、受像器2により、正転透過位置における第1画像と逆転透過位置における第2画像とを撮像し、画像データを画像データ記憶部84に格納する。   The polarization direction control means switches between a normal transmission position where light from the inspection object can be received through the right rotation transmission section and a reverse transmission position where light can be received through the left rotation transmission section. Further, the image receiver 2 captures the first image at the forward transmission position and the second image at the reverse transmission position, and stores the image data in the image data storage unit 84.

第1画像は、実施の形態1における平行画像と同様に、異物やノイズの影が鮮明な画像となる。また、第2画像は、直交画像と同様に異物やノイズの影が不鮮明な画像となる。   Similar to the parallel image in the first embodiment, the first image is a clear image of foreign matter and noise. In addition, the second image is an image in which the shadows of foreign matter and noise are unclear as in the orthogonal image.

実施の形態1と同様に、濃度調整手段による濃度調整および差分画像を取得して、閾値によりノイズを消去すれば、精度よく異物を検知することができる。
(実験例10)
本実施の形態に係る食品検査装置を用いて実験を行った結果を説明する。前述の実験例7の偏光子を円偏光板に替えて効果を確認した。第1の偏光子4を左回りの円偏光子(株式会社美舘イメージング製TCPL)とし、第1画像用の第2の偏光子5には、同じく左回りの円偏光板を用い、検査対象である梅肉を設置しない状態で第1の偏光子4を透過した光を受像器2が受光できるように配置した。
As in the first embodiment, if the density adjustment by the density adjustment unit and the difference image are acquired and the noise is eliminated by the threshold value, the foreign object can be detected with high accuracy.
(Experimental example 10)
The results of experiments using the food inspection apparatus according to the present embodiment will be described. The effect was confirmed by replacing the polarizer of Experimental Example 7 with a circularly polarizing plate. The first polarizer 4 is a counterclockwise circular polarizer (TCPL manufactured by Biei Imaging Co., Ltd.), and the second polarizer 5 for the first image is also a counterclockwise circularly polarizing plate. In other words, the receiver 2 is arranged so that the light transmitted through the first polarizer 4 can be received in a state where the plum meat is not installed.

また、第2画像用の第2の偏光子5には、右回りの円偏光板(株式会社美舘イメージング製TCPR)を用いて、検査対象である梅肉を設置しない状態で第1の偏光子4を透過した光を受像器が受光できないように配置した。その他の条件は、実験例8と同一である。なお、濃度調整は第2画像に対して線形濃度変換(下限Aを10、上限Bを191)を行い、差分演算では第2画像の濃度値から第1画像の濃度値を差し引いた。   The second polarizer 5 for the second image uses a clockwise circularly polarizing plate (TCPR manufactured by Biei Imaging Co., Ltd.) and the first polarized light in a state where the plum meat to be inspected is not installed. The light was transmitted through the child 4 so that the receiver could not receive the light. Other conditions are the same as in Experimental Example 8. In the density adjustment, linear density conversion (lower limit A is 10 and upper limit B is 191) is performed on the second image, and in the difference calculation, the density value of the first image is subtracted from the density value of the second image.

図23(a)に第1画像、(b)に第2画像、(c)に差分画像を示す。図18に示す実験例7の直線偏光と比較すると効果は低下するが、円偏光であっても、ノイズを低減して異物を鮮明化する効果を有する。
<実施の形態4>
実施の形態1ないし3は、いずれも第1画像(平行画像)と第2画像で同一の波長の検査光を照射する光源を使用しているが、本実施の形態では、第1画像(平行画像)と第2画像で異なる波長の検査光を照射できる光源を使用している。
FIG. 23A shows the first image, FIG. 23B shows the second image, and FIG. 23C shows the difference image. Compared with the linearly polarized light of Experimental Example 7 shown in FIG. 18, the effect is reduced, but even circularly polarized light has the effect of reducing noise and clarifying foreign matters.
<Embodiment 4>
In the first to third embodiments, a light source that irradiates inspection light having the same wavelength in the first image (parallel image) and the second image is used. In the present embodiment, the first image (parallel) is used. A light source capable of irradiating inspection light having different wavelengths in the second image and the second image is used.

上述した各実施の形態において、光源については、第1画像と第2画像とで同一波長の検査光を照射することを前提に説明してきたが、第1画像と第2画像とで異なる波長の検査光を照射する光源を用いれば、ノイズ低減効果がさらに優れた食品検査装置を提供できる。   In each of the above-described embodiments, the light source has been described on the assumption that the first image and the second image are irradiated with inspection light having the same wavelength, but the first image and the second image have different wavelengths. If the light source which irradiates inspection light is used, the food inspection apparatus which was further excellent in the noise reduction effect can be provided.

すなわち、第1画像撮像時には、異物を含まない検査対象物に対する光の透過率と異物を含む検査対象物に対する光の透過率との差が比較的大きい波長域(第1波長)の検査光を照射すれば、異物の影が鮮明な第1画像が得られる。一方、第2画像撮像時には、第1波長と比較して透過率の差が小さくなる波長域(第2波長)の検査光を照射すれば、第2画像では、異物の影がより薄く撮像される。この結果、第1画像と第2画像との差分画像ではSN比が向上し、異物とノイズの判別がさらに容易になる。   That is, at the time of imaging the first image, the inspection light in the wavelength region (first wavelength) in which the difference between the light transmittance with respect to the inspection object that does not include the foreign material and the light transmittance with respect to the inspection object that includes the foreign material is relatively large. If it irradiates, the 1st image with a clear shadow of a foreign material will be obtained. On the other hand, when the second image is picked up, if the inspection light in the wavelength region (second wavelength) in which the difference in transmittance is small compared to the first wavelength is irradiated, the shadow of the foreign object is picked up thinner in the second image. The As a result, the S / N ratio is improved in the difference image between the first image and the second image, and foreign matter and noise can be more easily discriminated.

図24に、本実施の形態で用いる光源1の構成を示す。本実施の形態では、異なる波長の検査光を選択的に照射するために、光源1として、2種類のLEDを千鳥状に配置したLEDパネルを用いている。同図において、第1画像撮像時に点灯する第1波長のLEDを白丸で、第2画像撮像時に点灯する第2波長のLEDを黒丸で示している。   FIG. 24 shows the configuration of the light source 1 used in the present embodiment. In the present embodiment, an LED panel in which two types of LEDs are arranged in a staggered manner is used as the light source 1 in order to selectively irradiate inspection lights having different wavelengths. In the figure, the first wavelength LED that is lit when the first image is captured is indicated by a white circle, and the second wavelength LED that is lit when the second image is captured is indicated by a black circle.

第1波長と第2波長の点灯切り替えは、例えば、図8のフローチャートのステップS3とステップS8におけるリニアモータ停止命令と同期させて、電力供給を切り替えることで、第1波長のLED点灯時に第1画像を撮像し、第2波長のLED点灯時に第2画像を撮像することができる。
(実験例11)
本実施の形態に係る食品検査装置を用いて実験を行った結果を説明する。
The lighting switching of the first wavelength and the second wavelength is performed when the LED of the first wavelength is turned on, for example, by switching the power supply in synchronization with the linear motor stop command in steps S3 and S8 in the flowchart of FIG. An image can be taken and a second image can be taken when the second wavelength LED is lit.
(Experimental example 11)
The results of experiments using the food inspection apparatus according to the present embodiment will be described.

本実験では、細かく刻んだ梅肉を検査対象物とした。この梅肉は、ペースト状の果肉と繊維質を含む果皮が混在して光学的に不均一な状態である。透明板3上に、中央部に長方形(90mm×140mm)の窓部を設けた遮光板を受像器2の受光軸が窓部中央を通る位置に載置した。   In this experiment, finely chopped plum meat was used as an inspection object. This plum meat is in an optically non-uniform state with a paste-like pulp and a fiber-containing skin. On the transparent plate 3, a light shielding plate having a rectangular (90 mm × 140 mm) window at the center was placed at a position where the light receiving axis of the image receiver 2 passes through the center of the window.

遮光板の窓部の透明板3上に異物として、アカマダラケシキスイの幼虫を載置し、その上に前記梅肉を厚さが3mmとなるように重置した。なお、遮光板は、光源1から出射され、検査対象物を透過せずに受像器2に到達する光を遮蔽するために設けてある。   On the transparent plate 3 in the window portion of the light shielding plate, red larvae of red scallop were placed as a foreign substance, and the plum meat was placed thereon so as to have a thickness of 3 mm. The light shielding plate is provided to shield light emitted from the light source 1 and reaching the image receiver 2 without passing through the inspection object.

光源1には、波長850nmのLED(OSRAM製SHF4550)と波長940nmのLED(OSRAM製SFH4545)とを、図24に示す寸法で千鳥状に配置したLEDパネルを用いた。LED点灯時の電流値は、波長850nmで7.87mA、波長940nmで13.44mAとした。   As the light source 1, an LED panel in which LEDs with a wavelength of 850 nm (OSH SHF4550) and LEDs with a wavelength of 940 nm (OSRAM SFH4545) are arranged in a zigzag pattern with the dimensions shown in FIG. The current value when the LED was lit was 7.87 mA at a wavelength of 850 nm and 13.44 mA at a wavelength of 940 nm.

本実験例では、平行画像と直交画像の撮像時の光源の波長について検討するために、LEDの点灯を制御できるようにした。すなわち、第1画像および第2画像のそれぞれの撮像時に、2つの波長のLEDのうち一方を選択的に点灯可能な実験装置を用いて実験を行った。   In this experimental example, the lighting of the LED can be controlled in order to examine the wavelength of the light source when capturing parallel images and orthogonal images. That is, an experiment was performed using an experimental apparatus that can selectively light one of the two wavelengths of LEDs when the first image and the second image are captured.

受像器2には、Baumer製のモノクロCMOSカメラ(HXC40-NIR)を使用し、アド・サイエンス製の近赤外線レンズ(NIR-KW25)を取り付け、検査対象物に焦点を合わせた。シャッタースピードは10msecに固定した。第1の偏光子4ならびに第2の偏光子5は、実験例1と同様である。   A Baumer monochrome CMOS camera (HXC40-NIR) was used for the receiver 2 and a near-infrared lens (NIR-KW25) made by Ad Science was attached to focus on the inspection object. The shutter speed was fixed at 10msec. The first polarizer 4 and the second polarizer 5 are the same as in Experimental Example 1.

各部品の位置関係は、光源1と第1の偏光子4の間が65mm、第1の偏光子4と透明板3との間が0mm(すなわち偏光フィルムを透明板に貼付)、透明板3と第2の偏光子5との間が590mm、および第2の偏光子5と受像器2に取り付けたレンズの間が15mmであり、すべての部品は、下から上に一直線の光路上に配置してある。   The positional relationship of each component is 65 mm between the light source 1 and the first polarizer 4, 0 mm between the first polarizer 4 and the transparent plate 3 (that is, a polarizing film is attached to the transparent plate), and the transparent plate 3. Between the second polarizer 5 and the second polarizer 5 is 590 mm, and between the second polarizer 5 and the lens attached to the receiver 2 is 15 mm, and all components are arranged on a straight optical path from bottom to top. It is.

図25(a)は、光源1の波長850nmのLEDを点灯させて撮像した平行画像、同図(b)は、同じく波長850nmのLEDを点灯させて撮像した直交画像の写真である。また同図(c)は、波長940nmのLEDを点灯させて撮像した平行画像、同図(d)は、同じく波長940nmのLEDを点灯させて撮像した直交画像の写真である。なお、平行画像の白色丸印は、異物の位置を示している。   FIG. 25A is a parallel image captured by turning on an LED having a wavelength of 850 nm of the light source 1, and FIG. 25B is a photograph of an orthogonal image captured by turning on an LED having a wavelength of 850 nm. FIG. 4C is a parallel image captured by lighting an LED having a wavelength of 940 nm, and FIG. 4D is a photograph of an orthogonal image captured by lighting an LED having a wavelength of 940 nm. A white circle in the parallel image indicates the position of the foreign object.

図26(a)〜(d)は、直交画像に対し線形濃度変換による濃度調整を行い、実験例1と同様の方法で平行画像との差分を取った差分画像である。同図(a)は、波長850nmのLEDを点灯させて撮像した平行画像(図25(a))と、波長850nmのLEDを点灯させて撮像した直交画像(図25(b))との組み合わせ(以下「平行850−直交850」と記す。)に係る差分画像である。   FIGS. 26A to 26D are difference images obtained by performing density adjustment by linear density conversion on the orthogonal image and taking the difference from the parallel image by the same method as in Experimental Example 1. FIG. The figure (a) is a combination of a parallel image (FIG. 25 (a)) taken by lighting an LED with a wavelength of 850 nm and an orthogonal image (figure 25 (b)) taken with an LED having a wavelength of 850 nm turned on. (Hereinafter referred to as “parallel 850−orthogonal 850”).

また、図26(b)、(c)および(d)は、それぞれ平行940−直交940、平行940−直交850、および平行850−直交940の組み合わせに係る差分画像である。   FIGS. 26B, 26C, and 26D are difference images according to combinations of parallel 940-orthogonal 940, parallel 940-orthogonal 850, and parallel 850-orthogonal 940, respectively.

図26の差分画像は、それぞれノイズが最も少なくなるように直交画像の線形濃度変換の濃度値下限Aと上限Bを調整して差分演算を行い、その後、一律に全画素の濃度値を40倍にして濃度調整して得た画像である。線形濃度変換の条件を表1に示す。   In the difference image of FIG. 26, the density calculation is performed by adjusting the density value lower limit A and the upper limit B of the linear density conversion of the orthogonal image so that the noise is minimized, and then the density values of all the pixels are uniformly multiplied by 40 times. This is an image obtained by adjusting the density. Table 1 shows the linear density conversion conditions.

図26の各差分画像を比較すると、平行画像撮像時と直交画像撮像時とで光源の波長が同一である(a)および(b)は、同程度の果肉によるノイズが残っている。これに対し、異なる波長を組み合わせた平行940−直交850の組み合わせである(c)では、(a)および(b)に対してノイズが多く残っている。一方、平行850−直交940の組み合わせである(d)では、逆に(a)および(b)に対してノイズが少なくなっている。   When the difference images in FIG. 26 are compared, in the cases (a) and (b) where the wavelength of the light source is the same between the parallel image capturing and the orthogonal image capturing, the same level of noise due to the flesh remains. On the other hand, in (c), which is a parallel 940-orthogonal 850 combination in which different wavelengths are combined, a lot of noise remains with respect to (a) and (b). On the other hand, in (d), which is a combination of parallel 850 and orthogonal 940, the noise is reduced compared to (a) and (b).

この結果から、平行画像撮像時と直交画像撮像時で、異なる波長の光源を用いることは、差分画像に残るノイズの量に影響を与えることが分かる。さらに、撮像と波長の組み合わせを入れ替えると、ノイズ量への影響は逆転し、一方がノイズ低減効果を示す場合は、他方では逆に悪化する。   From this result, it can be seen that the use of light sources having different wavelengths during parallel image capture and orthogonal image capture affects the amount of noise remaining in the difference image. Furthermore, when the combination of imaging and wavelength is switched, the influence on the amount of noise is reversed, and when one shows a noise reduction effect, the other worsens.

この現象について、図27を用いて説明する。図27は、梅肉単体(破線で表示)および異物を含む梅肉(実線で表示)の透過率と波長との関係を示したものである。測定セルには、厚さ5mmの石英セル(島津製作所製短光路長セル200-34449)を使用した。   This phenomenon will be described with reference to FIG. FIG. 27 shows the relationship between the transmittance and wavelength of plum meat alone (indicated by a broken line) and plum meat containing a foreign object (indicated by a solid line). As the measurement cell, a quartz cell having a thickness of 5 mm (Short optical path length cell 200-34449 manufactured by Shimadzu Corporation) was used.

梅肉単体の試料は、梅肉のみを測定セルに充填したものを用いた。一方、異物を含む梅肉の試料は、次のようにして作成したものを用いた。すなわち、異物として、アカマダラケシキスイの幼虫を使用し、測定セルの光源側に5匹配列させ、幼虫以外のすき間部分に梅肉を充填した。透過率測定には、島津製作所製紫外・可視・近赤外分光光度計UV-3600を用いて、500nm〜1000nmの波長範囲を0.5nmピッチで測定した。   As a sample of ume meat, a sample in which only ume meat was filled in a measurement cell was used. On the other hand, the sample of plum meat containing foreign substances was prepared as follows. That is, red larvae were used as foreign substances, 5 were arranged on the light source side of the measurement cell, and the gaps other than the larvae were filled with plum meat. For the transmittance measurement, an ultraviolet / visible / near infrared spectrophotometer UV-3600 manufactured by Shimadzu Corporation was used, and a wavelength range of 500 nm to 1000 nm was measured at a pitch of 0.5 nm.

図27から明らかなように、850nm付近の波長域では梅肉単体と異物を含む梅肉との透過率差が大きいが、940nm付近の波長域ではこの透過率差が小さくなる。よって、波長850nmのLEDを点灯させて撮像した場合は、梅肉と異物の濃度差が相対的に大きく、異物の影が鮮明な平行画像が得られる。   As is clear from FIG. 27, the transmittance difference between ume meat alone and ume meat containing foreign matter is large in the wavelength region near 850 nm, but this transmittance difference is small in the wavelength region near 940 nm. Therefore, when imaging is performed by turning on an LED having a wavelength of 850 nm, a parallel image in which the density difference between plum meat and foreign matter is relatively large and the shadow of the foreign matter is clear is obtained.

一方、波長940nmのLEDを点灯させて撮像した場合は、梅肉と異物の濃度差が相対的に小さくなり、異物による濃度の低下がより小さくなった(すなわち異物の影がより薄くなった)直交画像を得ることができる。   On the other hand, when the LED with a wavelength of 940 nm was turned on and picked up, the difference in concentration between plum meat and foreign matter became relatively small, and the decrease in density due to foreign matter became smaller (that is, the shadow of the foreign matter became thinner). An orthogonal image can be obtained.

ここで、本発明に係る食品検査装置では、平行画像と直交画像との差分画像を生成することにより、両画像に共通して含まれるノイズ成分をキャンセルするのであるから、平行画像では異物の影がより鮮明に、直行画像では異物の影がより薄くなることが好ましい。   Here, in the food inspection apparatus according to the present invention, by generating a difference image between the parallel image and the orthogonal image, the noise component included in both images is canceled. However, it is preferable that the shadow of the foreign object becomes thinner in the direct image.

したがって、平行画像撮像時と直交画像撮像時で、異なる波長の光源を用いることによって、異物の影を前者ではより鮮明に、後者ではより薄くできるため、SN比が良好な差分画像を得ることができる。
(実験例12)
検査対象物を梅肉から白菜キムチに、異物をアカマダラケシキスイの幼虫からゴム手袋の破片に、それぞれ変更して実験例11と同様の実験を行った。
Therefore, by using light sources of different wavelengths for parallel image capture and orthogonal image capture, the shadow of a foreign object can be made clearer in the former and thinner in the latter, so that a differential image with a good SN ratio can be obtained. it can.
(Experimental example 12)
The same experiment as in Experiment Example 11 was performed by changing the test object from plum meat to Chinese cabbage kimchi and the foreign object from red larvae to broken pieces of rubber gloves.

透明板3上にゴム手袋の破片を載置し、その上に白菜キムチを重置した。その際、キムチ同士ができるだけ重ならないように留意しつつ、透明板上の窓部全体を覆うようにした。線形濃度変換の条件に表2の数値を適用したことを除き、実験条件は、実験例11と同様とした。   A piece of rubber glove was placed on the transparent plate 3, and Chinese cabbage kimchi was placed thereon. In that case, it was made to cover the whole window part on a transparent board, paying attention so that Kimchi may not overlap as much as possible. The experimental conditions were the same as in Experimental Example 11 except that the numerical values in Table 2 were applied to the linear density conversion conditions.

図28に、受像器2で撮像した平行画像と直交画像を示す。図28(a)は、波長850nmのLEDを点灯させて撮像した平行画像、同図(b)は、同じく波長850nmのLEDを点灯させて撮像した直交画像の写真である。また、同図(c)は、波長940nmのLEDを点灯させて撮像した平行画像、同図(d)は、同じく波長940nmのLEDを点灯させて撮像した直交画像の写真である。なお、平行画像の白色丸印は、異物の位置を示している。   FIG. 28 shows a parallel image and an orthogonal image captured by the receiver 2. FIG. 28A is a parallel image captured by lighting an LED having a wavelength of 850 nm, and FIG. 28B is a photograph of an orthogonal image captured by lighting an LED having a wavelength of 850 nm. FIG. 6C is a parallel image captured by turning on an LED having a wavelength of 940 nm, and FIG. 9D is a photograph of an orthogonal image captured by turning on an LED having a wavelength of 940 nm. A white circle in the parallel image indicates the position of the foreign object.

図29に、本実験例における差分画像を示す。図29(a)〜(d)は、それぞれ平行850−直交850、平行940−直交940、平行940−直交850、および平行850−直交940の組み合わせに係る差分画像である。   FIG. 29 shows a difference image in this experimental example. FIGS. 29A to 29D are differential images according to combinations of parallel 850-orthogonal 850, parallel 940-orthogonal 940, parallel 940-orthogonal 850, and parallel 850-orthogonal 940, respectively.

本実験例においても、実験例11と同様に、同一波長の組み合わせに係る差分画像である図29(a)および(b)に対し、平行940−直交850の組み合わせである同図(c)では、ノイズが多く残っている。一方、平行850−直交940の組み合わせである同図(d)では、ノイズが少なくなる傾向が見られる。   Also in this experiment example, as in experiment example 11, in FIG. 29A and FIG. 29B which are difference images related to the same wavelength combination, in FIG. A lot of noise remains. On the other hand, in the same figure (d) which is the combination of parallel 850-orthogonal 940, the tendency for noise to decrease is seen.

図30は、白菜キムチおよび異物(ゴム手袋の破片)の透過率と波長との関係を示したものである。白菜キムチの試料は、測定セルを使用せず、分光光度計の試料ホルダに設置可能な大きさに切断した白菜キムチを透明なポリエチレン袋(ユニパック製A-4)に入れたものを用いた。一方、異物の試料は、同様に測定セルを使用せず、ゴム手袋を切断したものを5枚重ねにして分光光度計に設置したものを用いた。その他は、実施例11と同一の条件で測定した。   FIG. 30 shows the relationship between the transmittance and wavelength of Chinese cabbage kimchi and foreign matter (rubber pieces of rubber gloves). The Chinese cabbage kimchi sample was prepared by putting a Chinese cabbage kimchi cut into a size that can be placed in the spectrophotometer sample holder into a transparent polyethylene bag (Unipack A-4) without using a measurement cell. On the other hand, the foreign material sample was similarly used without using a measurement cell, and was placed in a spectrophotometer with five sheets of rubber gloves cut in layers. Others were measured under the same conditions as in Example 11.

図30は、図27と異なり、検査対象物単体(破線で表示)と異物単体(実線で表示)とを対比したグラフである。図30からは、波長850nmから940nmにかけての透過率が、検査対象物である白菜キムチでは減少傾向であるのに対し、異物のゴム手袋では増加傾向にあることが分かる。このことは、白菜キムチ単体の透過率と、ゴム手袋の破片が異物として付着した白菜キムチの透過率との差について、波長850nmにおける差が、波長940nmにおける差よりも大きくなることを示している。   FIG. 30 is a graph comparing a single object to be inspected (displayed by a broken line) and a single foreign object (displayed by a solid line), unlike FIG. From FIG. 30, it can be seen that the transmittance from a wavelength of 850 nm to 940 nm tends to decrease in the Chinese cabbage kimchi, which is the object to be inspected, but tends to increase in the foreign rubber gloves. This indicates that the difference between the transmittance of Chinese cabbage kimchi alone and the transmittance of Chinese cabbage kimchi with fragments of rubber gloves adhering as foreign matter is larger than the difference at the wavelength of 940 nm. .

図27および図30の結果により、本実施の形態に係る食品検査装置によってSN比が向上するメカニズムが裏付けられた。   The results of FIGS. 27 and 30 support the mechanism by which the S / N ratio is improved by the food inspection apparatus according to the present embodiment.

上述したように、本実施の形態に係る食品検査装置は、広く食品全般に適用可能であり、特に農産物や農産物加工品中の異物検出に好適である。平行画像と直交画像撮像時のそれぞれの波長の選択にあたっては、検査対象物および異物の光の透過特性が既知のものであれば、専用の光源として設計することも可能である。   As described above, the food inspection apparatus according to the present embodiment can be widely applied to food in general, and is particularly suitable for detecting foreign substances in agricultural products and processed agricultural products. In selecting the respective wavelengths at the time of capturing the parallel image and the orthogonal image, it is possible to design as a dedicated light source as long as the light transmission characteristics of the inspection object and the foreign object are known.

しかし、光の透過特性が未知の場合であっても、複数波長を選択可能な既存の光源を用いて、最適な波長を決定することができる。すなわち、光源の一の波長域における異物を含まない検査対象物と異物を含む検査対象物の透過率の差と、他の波長域における透過率の差とが異なれば、これらの波長域と平行および直交との組み合わせを実験で確認することにより、容易に最適な波長を選択することができる。   However, even if the light transmission characteristics are unknown, an optimal wavelength can be determined using an existing light source capable of selecting a plurality of wavelengths. That is, if the difference in transmittance between an inspection object that does not include foreign matter in one wavelength range of the light source and the inspection target that contains foreign matter differ from the difference in transmittance in other wavelength ranges, these light wavelengths are parallel to these wavelength ranges. In addition, by confirming the combination with orthogonality through experiments, the optimum wavelength can be easily selected.

なお、本実施の形態では、光源1として2種類のLEDを千鳥状に配置したLEDパネルを用いたが、第1画像撮像時と第2画像撮像時で異なる波長域の検査光を照射するために、波長の異なる2枚のLEDパネルを選択的に照射位置に配置するような機構を、図1の構成に追加してもよい。また、2枚のLEDパネルを固定し、可動式のミラーで光路を切り替える方式としてもよい。   In the present embodiment, an LED panel in which two types of LEDs are arranged in a staggered pattern is used as the light source 1. However, in order to irradiate inspection light in different wavelength ranges during the first image capturing and the second image capturing. In addition, a mechanism for selectively arranging two LED panels having different wavelengths at the irradiation position may be added to the configuration of FIG. Alternatively, a method may be adopted in which two LED panels are fixed and the optical path is switched by a movable mirror.

実施の形態1〜4で説明したように、本発明に係る食品検査装置は、農産物、農産物加工品その他の食品を検査対象とすることができる。また、これに限らず、検査対象物が光学的に不均一な特性を有するものであれば、一定条件下、この不均一性に基づくノイズを低減する効果を奏する。   As described in Embodiments 1 to 4, the food inspection apparatus according to the present invention can target agricultural products, processed agricultural products, and other foods. In addition, the present invention is not limited to this, and if the inspection object has optically non-uniform characteristics, an effect of reducing noise based on the non-uniformity is exhibited under a certain condition.

目的とする検査対象物が、本発明に係る食品検査装置を適用できるか否かについて、簡単に確認するためには、検査対象物の最下層(光源側)に異物を仕込んで平行画像と直交画像を撮像すれば良い。平行画像で異物の部分の濃度が低下し、直交画像で異物の部分の濃度低下がないか、平行画像と比較して濃度の落ち込みがはっきりしないようであれば、本発明に係る食品検査装置を適用できる。   In order to easily confirm whether the target inspection object can be applied to the food inspection apparatus according to the present invention, a foreign object is charged in the lowermost layer (light source side) of the inspection object and orthogonal to the parallel image. What is necessary is just to image. If the density of the foreign material portion is reduced in the parallel image, and there is no decrease in the density of the foreign material portion in the orthogonal image, or if the density drop is not clear compared to the parallel image, the food inspection apparatus according to the present invention is used. Applicable.

検査対象物の厚さの最大値は、検査対象物の透明度、検査光の波長や、検出する異物の種類および大きさ等の条件によって異なるため、上述した簡単な確認により、予め効果を確認して定めればよい。   The maximum value of the thickness of the inspection object varies depending on conditions such as the transparency of the inspection object, the wavelength of the inspection light, and the type and size of the foreign matter to be detected. Can be determined.

なお、上述の実施の形態における偏光方向制御手段は、いずれも機械制御であるため、偏光方向の切り替えに時間を要する。代替手段として、電気式の偏光方向制御手段を採用することもできる。すなわち、出射側の偏光板を削除した液晶パネルを第1の偏光子として電圧制御することにより、直線偏光の偏光方向を90°変えられる。この場合、第2の偏光子は固定のままで使用できる。   In addition, since all the polarization direction control means in the above-mentioned embodiment are machine control, it takes time to switch the polarization direction. As an alternative, electric polarization direction control means can also be employed. That is, the polarization direction of linearly polarized light can be changed by 90 ° by controlling the voltage of the liquid crystal panel from which the polarizing plate on the emission side is eliminated as the first polarizer. In this case, the second polarizer can be used while being fixed.

ちなみに、TN型液晶パネルは、液晶セルの入射側に偏光板が貼られており、入射光を直線偏光にする。液晶セルには、互いに直交した溝を有する配向膜が2枚上下に配置されている。その間に挟持された液晶分子は、配向膜間で90°ねじれて配向する。従って、偏光板を通過した偏光は、配向膜間を通過する間に、液晶分子の配向のねじれに沿って、90°偏光方向が変えられる。   Incidentally, the TN liquid crystal panel has a polarizing plate attached to the incident side of the liquid crystal cell, and makes incident light linearly polarized light. In the liquid crystal cell, two alignment films having grooves orthogonal to each other are arranged above and below. The liquid crystal molecules sandwiched between them are twisted by 90 ° between the alignment films and aligned. Accordingly, the polarization direction of the polarized light that has passed through the polarizing plate is changed by 90 ° along the twist of the alignment of the liquid crystal molecules while passing between the alignment films.

ここで、配向膜間に電圧をかけると、液晶分子は、配向膜の法線方向に並び方を変えるので、偏光板で偏光された方向を維持したまま出射する。液晶パネルでは、通常、液晶セルの出射側にも偏光板が貼り合わされており、上述した偏光方向の制御で、偏光の透過と遮断を制御できる構造となっている。   Here, when a voltage is applied between the alignment films, the liquid crystal molecules change their alignment in the normal direction of the alignment film, and thus emit while maintaining the direction polarized by the polarizing plate. In a liquid crystal panel, a polarizing plate is usually bonded to the emission side of the liquid crystal cell, and the structure allows the transmission and blocking of polarized light to be controlled by controlling the polarization direction described above.

本発明では、偏光方向を制御することが目的であるので、出射側の偏光板を削除した液晶パネルを用いる。偏光方向の制御に機構部は不要であり、迅速な制御が可能であるため、検査速度の向上に資する。   In the present invention, since the purpose is to control the polarization direction, a liquid crystal panel from which the output side polarizing plate is removed is used. No mechanism is required for controlling the polarization direction, and rapid control is possible, which contributes to an increase in inspection speed.

また、検査対象物を載置する透明板を透明なコンベアベルトに変えれば、コンベア上で連続的に検査が可能である。機械的な偏光方向制御手段を用いる場合でも、透明なコンベアベルトを使用してコンベア上で検査を行えば、検査速度の向上は可能である。   Further, if the transparent plate on which the inspection object is placed is changed to a transparent conveyor belt, the inspection can be continuously performed on the conveyor. Even when mechanical polarization direction control means is used, the inspection speed can be improved by performing inspection on the conveyor using a transparent conveyor belt.

例えば、実施の形態1では、偏光方向制御に、第2の偏光子5を並進運動させるため、コンベアの運動を間欠式にして、コンベアの停止中に平行画像と直交画像を撮像しなければ、画像データの処理で、画像の位置修正が必要になる。しかし、実施の形態2では、第2の偏光子は回転式であるため、一定速度で回転中に撮像すれば、両画像の撮像間隔は短くでき、コンベアを停止させなくても、画像間の位置ずれは大きくならない。よって、画像の位置修正なしで画像処理が行える。   For example, in Embodiment 1, in order to translate the second polarizer 5 for polarization direction control, the motion of the conveyor is intermittent, and a parallel image and an orthogonal image are not captured while the conveyor is stopped. Image image processing requires image position correction. However, in the second embodiment, since the second polarizer is a rotary type, if an image is taken while rotating at a constant speed, the imaging interval between both images can be shortened, and the interval between images can be reduced without stopping the conveyor. Misalignment does not increase. Therefore, image processing can be performed without correcting the position of the image.

また、第1の偏光子4の透過軸と第2の偏光子5の透過軸との相対角について、平行画像では0°、直交画像では90°と説明してきたが、直交画像の相対角が平行画像の相対角よりも大きければ、一定条件下で本発明の効果を奏する。   Further, the relative angle between the transmission axis of the first polarizer 4 and the transmission axis of the second polarizer 5 has been described as 0 ° for the parallel image and 90 ° for the orthogonal image, but the relative angle of the orthogonal image is If it is larger than the relative angle of the parallel image, the effect of the present invention is exhibited under a certain condition.

すなわち、平行画像の相対角が70°以下、直交画像の相対角が50°以上、かつ直交画像の相対角が平行画像の相対角に対して20°以上大きければ、ノイズを低減して、異物が写った画像が得られる。   That is, if the relative angle of the parallel image is 70 ° or less, the relative angle of the orthogonal image is 50 ° or more, and the relative angle of the orthogonal image is 20 ° or more larger than the relative angle of the parallel image, the noise is reduced and the foreign matter is reduced. You can get an image with.

好ましくは、平行画像の相対角を50°以下、直交画像の相対角を70°以上、かつ直交画像の相対角を平行画像の相対角に対して50°以上大きくすれば、ノイズを消去しつつより鮮明な異物の写った画像が得られるため、後の画像認識の精度が向上する。   Preferably, when the relative angle of the parallel image is 50 ° or less, the relative angle of the orthogonal image is 70 ° or more, and the relative angle of the orthogonal image is increased by 50 ° or more with respect to the relative angle of the parallel image, the noise is eliminated. Since a clearer image with foreign matter is obtained, the accuracy of subsequent image recognition is improved.

1 光源
2 受像器
3 透明板
4、5 偏光子
6 リニアモータ
7 レール
8 コントローラ
9 ステッピングモータ
10 サポート板
11 モータプーリ
12 プーリベルト
51 y方向偏光部
52 x方向偏光部
53、55 フレーム
54 円形偏光子
55 プーリ付フレーム
81 主制御部
82 偏光子駆動部
83 受像器制御部
84 画像データ記憶部
85 画像処理部
86 濃度調整部
87 差分演算部
88 ノイズ消去部
100 食品検査装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Receiver 3 Transparent plate 4, 5 Polarizer 6 Linear motor 7 Rail 8 Controller 9 Stepping motor 10 Support plate 11 Motor pulley 12 Pulley belt 51 Y direction polarizing part 52 X direction polarizing part 53, 55 Frame 54 Circular polarizer 55 Frame with pulley 81 Main control unit 82 Polarizer drive unit 83 Receiver control unit 84 Image data storage unit 85 Image processing unit 86 Density adjustment unit 87 Difference calculation unit 88 Noise elimination unit 100 Food inspection device

Claims (7)

検査光を検査対象物に照射する光源と、
前記検査対象物を透過した透過光および散乱光を受光して画像データを生成する受像器と、
前記光源と前記検査対象物との間の光路上に配置され、前記検査光を直線偏光させる第1の偏光子と、
前記検査対象物と前記受像器との間の光路上に配置され、前記透過光を直線偏光させる第2の偏光子と、
前記第1の偏光子の透過軸と前記第2の偏光子の透過軸とのなす相対角を変更可能な偏光方向制御手段と、を備え、
前記受像器を用いて相対角が小さい第1画像と相対角が大きい第2画像とを撮像すると共に、当該第1画像および第2画像を利用して前記検査対象物中に存在する異物を検知することを特徴とする食品検査装置。
A light source for irradiating the inspection object with inspection light;
A receiver that receives the transmitted light and scattered light transmitted through the inspection object and generates image data;
A first polarizer disposed on an optical path between the light source and the inspection object to linearly polarize the inspection light;
A second polarizer disposed on an optical path between the inspection object and the receiver, and linearly polarizes the transmitted light;
Polarization direction control means capable of changing a relative angle between the transmission axis of the first polarizer and the transmission axis of the second polarizer,
The first image having a small relative angle and the second image having a large relative angle are picked up using the receiver, and foreign matter present in the inspection object is detected using the first image and the second image. A food inspection apparatus characterized by:
検査光を検査対象物に照射する光源と、
前記検査対象物を透過した透過光および散乱光を受光して画像データを生成する受像器と、
前記光源と前記検査対象物との間の光路上に配置され、前記検査光を円偏光に変換する第1の偏光子と、
前記検査対象物と前記受像器との間の光路上に配置され、円偏光を直線偏光に変換して透過させる第2の偏光子と、
前記第1の偏光子が変換する円偏光の回転方向、または前記第2の偏光子が透過させる円偏光の回転方向が切り替え可能な偏光方向制御手段と、を備え、
前記受像器を用いて前記第1の偏光子が変換する円偏光の回転方向と前記第2の偏光子が透過させる円偏光の回転方向とが同一方向となる第1画像と逆方向となる第2画像とを撮像すると共に、当該第1画像および第2画像を利用して前記検査対象物中に存在する異物を検知することを特徴とする食品検査装置。
A light source for irradiating the inspection object with inspection light;
A receiver that receives the transmitted light and scattered light transmitted through the inspection object and generates image data;
A first polarizer disposed on an optical path between the light source and the inspection object and converting the inspection light into circularly polarized light;
A second polarizer disposed on an optical path between the inspection object and the receiver, and converts circularly polarized light into linearly polarized light and transmits the second polarizer;
A polarization direction control unit capable of switching a rotation direction of circularly polarized light converted by the first polarizer or a rotation direction of circularly polarized light transmitted by the second polarizer,
A first direction in which the rotation direction of the circularly polarized light converted by the first polarizer and the rotation direction of the circularly polarized light transmitted by the second polarizer are the same direction as the first image using the receiver is opposite to the first image. A food inspection apparatus characterized by capturing two images and detecting foreign matter present in the inspection object using the first image and the second image.
前記光源は、前記第1画像を撮影する時と前記第2画像を撮影する時で、照射される検査光の波長が異なる、請求項1または2に記載の食品検査装置。   The food inspection apparatus according to claim 1, wherein the light source has a different wavelength of inspection light to be irradiated when the first image is captured and when the second image is captured. 前記第1画像の撮影時に照射される検査光の波長における異物を含まない検査対象物と異物を含む検査対象物の光の透過率の差が、前記第2画像の撮影時に照射される検査光の波長における前記透過率の差に対して大きい、請求項3に記載の食品検査装置。   The inspection light emitted when the second image is taken is the difference in light transmittance between the inspection object that does not contain foreign matter and the inspection subject that contains foreign matter at the wavelength of the inspection light emitted when the first image is taken. The food inspection apparatus according to claim 3, wherein the food inspection apparatus is large relative to the difference in transmittance at a wavelength of. 前記第2画像のコントラストを増大、および/または前記第1画像のコントラストを低下させる濃度調整を行う濃度調整手段を有する、請求項1ないし4のいずれかに記載の食品検査装置。   The food inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising density adjusting means for performing density adjustment for increasing the contrast of the second image and / or decreasing the contrast of the first image. 前記濃度調整手段による濃度調整が行われた第1画像と第2画像との差分画像を生成する画像処理手段を有する、請求項5に記載の食品検査装置。   The food inspection apparatus according to claim 5, further comprising an image processing unit that generates a difference image between the first image and the second image that have undergone density adjustment by the density adjustment unit. 前記差分画像に基づいて検査対象物中の異物の有無を判定し、および/または異物の位置を特定する画像認識手段を有する、請求項6に記載の食品検査装置。   The food inspection apparatus according to claim 6, further comprising an image recognition unit that determines presence / absence of a foreign substance in the inspection object based on the difference image and / or specifies a position of the foreign substance.
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