JP4462952B2 - 脂肪率測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象物の脂肪率を測定する脂肪率測定装置に関し、特に魚の脂肪率を精度良く測定する脂肪率測定装置に関する。

近年、魚全体の流通販売体制が変化し、チェーン化された量販店や外食または惣菜産業における魚の消費量が増加している。このような量販店では、その性質上、取り扱う食材に対して品質の均一性が強く求められ、漁獲、加工、流通および販売の各段階で品質管理および品質評価に対して最善の努力が払われている。

例えば、従来から、捕獲した鮪を代表とする大型魚の脂肪分布に基づいた品質評価のため、その尾を切断して切断面の脂肪分布状態を判定者の目視によって判定することが行われている。

また、鮪の表面に近赤外線を照射して、その拡散反射光を測定すると、魚肉に含まれる脂肪成分の含有量に応じた識別が可能であり、鮪の品質評価の指標となる数値データを得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１５８９９３号公報

しかし、判定者の目視による評価方法においては、個人差に起因する品質評価基準のばらつきがあって、判定者による評価結果の食い違いを生む懸念があり、適正な評価結果を得ることが難しい。

また、特許文献１に記載のような拡散反射光を測定する方法においては、魚の表層部分の脂肪分析に限定され、魚の脂肪率を大まかに区分するには有益であるものの、魚全体の脂肪率を把握することができず、魚の脂肪分布に基づいた品質評価の精度改善に限界があると言える。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、測定対象物（例えば、鮪等の大型魚）の重量と光学測定手段によって得られる外形容積とを用いて測定対象物の脂肪率を精度良く測定できる脂肪率測定装置を提供することにある。

本発明に係る脂肪率測定装置は、測定対象物の重量を測定する重量測定手段と、前記測定対象物の外形データを取得する光学測定手段と、制御装置とを備え、前記制御装置は、前記重量測定手段により測定された重量と、前記光学測定手段により取得される外形データから得られた外形容積と、をそれぞれ取得し、前記測定対象物の内部空間に相当する空気量に応じて前記外形容積を補正して得られる補正容積を取得し、前記重量および前記補正容積を用いて前記測定対象物の比重を演算する比重演算式と、前記比重を用いて前記測定対象物の脂肪率を演算する脂肪率演算式と、により前記測定対象物の脂肪率を演算するものである（請求項１）。

これによって、測定対象物の重量と光学測定手段によって得られる外形容積に基づき精度良く測定対象物の脂肪率を演算できる。

こうすれば、外形容積から内部空間に相当する空気量の補正を可能にして、このような内部空間を有する測定対象物の脂肪率演算の精度が高まる。

測定対象物の重量と外形容積からその比重を精度良く求められ、これによって測定対象物の脂肪率演算精度を向上できる。

ここで、前記測定対象物を搬送する搬送手段を備え、前記搬送手段によって前記測定対象物を搬送させながら前記光学測定手段は、前記測定対象物の外形データを搬送方向に沿って所定間隔毎に取得すると共に、前記制御装置が、前記外形データを用いて演算した前記測定対象物の断面積に前記所定間隔を乗ずることによって前記測定対象物の前記所定間隔に対応した部位の外形容積を演算するような構成を採用しても良い（請求項２）。

このような構成により、測定対象物の外形容積を簡易的に得ることが可能になる。すなわち、測定対象物の搬送方向に対して交差する断面積が求まれば、その断面積をその搬送方向全長に亘って積分することによって測定対象物の外形容積を簡便に得ることができる。

また、前記搬送手段は、前記測定対象物を前記光学測定手段に近づける搬入用搬送手段と、前記外形データを前記光学測定手段によって取得させるために前記測定対象物を搬送する計測用搬送手段と、前記測定対象物を前記光学測定手段から遠ざける搬出用搬送手段とを備え、前記重量測定手段は、前記計測用搬送手段に前記測定対象物を載せた状態で前記測定対象物の重量を測定するような構成を採用しても良い（請求項３）。

こうすることで、計測用搬送手段に測定対象物を載せた状態において、測定対象物の外形データの取得と重量測定を連続的に行い得るため、脂肪率測定装置の測定を効率的に行うことが可能である。

前記光学測定手段の一例として前記測定対象物の周囲に設置され前記測定対象物の外形形状を撮影すると共に前記外形形状に関する画像信号を出力するひとつ或いは複数台の撮像装置と、前記撮像装置から出力された画像信号に基づき前記測定対象物の外形データを取得する画像処理装置とを備えるものであって、前記制御装置は、前記外形データを用いて前記外形容積を演算するような構成を採用しても良い（請求項４）。

このような構成によって、複数の撮像装置を使って測定対象物の外形形状を得ることが可能であり、この外形形状に基づいて正確に測定対象物の外形容積を演算できる。

前記光学測定手段の他の例として前記測定対象物の周囲に設置され前記測定対象物に光線を照射する照射装置と、前記光線の照射された前記測定対象物の部位に発生する反射光を撮影すると共に前記部位の位置に関する画像信号を出力する撮像装置と、前記撮像装置から出力された画像信号に基づき前記測定対象物の外形データを作成する画像処理装置とを備えるものであって、前記制御装置は、前記外形データを用いて前記外形容積を演算するような構成を採用しても良い（請求項５）。

また、前記光学測定手段の別の例として前記測定対象物の搬送方向に直交する断面に対して所定角度を持たせた光線を前記測定対象物に向けて照射する照射装置と、前記光線の照射された前記測定対象物の部位に発生する反射光を略真上から撮影すると共に前記部位の位置に関する画像信号を出力する撮像装置と、前記撮像装置から出力された画像信号に基づき前記測定対象物の外形データを作成する画像処理装置とを備えるものであって、前記制御装置は、前記外形データを用いて前記外形容積を演算するような構成を採用しても良い（請求項６）。

このような構成によって、光線を照射する照射装置とこの光線の照射された測定対象物の部位に発生する反射光を撮影する撮像装置を使って測定対象物の外形形状を得ることが可能であり、この外形形状に基づいて正確に測定対象物の外形容積を演算できる。

すなわち、測定対象物に照射された光線の軌跡に基づいて正確に測定対象物の外形形状を把握でき、この外形形状に基づいて正確に測定対象物の外形容積を演算できる。

ここで、前記測定対象物は魚であり、前記脂肪率演算式の定数が、所定の母集団の同種の魚に対して断層撮影される断層画面の脂肪分布によって実測された脂肪率と、前記比重との相関に基づいて導かれるものであっても良い（請求項７）。

このような統計分析によって演算式の定数を算出しているため、その分、脂肪率演算値の精度が高められている。

なお、前記撮像装置は電荷結合素子を含むカメラであっても良い（請求項８）。また、前記制御装置は、前記測定対象物の外形データから得られ、前記測定対象物の断面を楕円形状と近似した場合の前記断面の幅方向寸法および厚さ方向寸法のうちのいずれか一方と、前記幅方向寸法と前記厚さ方向寸法との比率と、を用いて、前記測定対象物の断面を楕円形状と近似した場合の前記断面積を演算しても良い（請求項９）。また、前記測定対象物が魚の場合において、前記制御装置は、所定の母集団の同種の魚に対して実測された前記同種の魚の断面の実測断面積と、前記同種の魚の前記外形データから得られ、前記同種の魚の断面が楕円形状と近似した場合の前記断面の幅方向寸法および厚さ方向寸法とを用いて演算した演算断面積と、を取得し、前記実測断面積と前記演算断面積との比率を補正係数として導き、前記測定対象物の断面を楕円近似とした場合の前記断面の断面積を、前記補正係数を用いて補正し演算しても良い（請求項１０）。

本発明によれば、測定対象物の重量と光学測定手段によって得られる外形容積とを用いて測定対象物の脂肪率を演算するため、測定対象物の脂肪率の演算精度を高めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る脂肪率測定装置１００の正面図であり、図２は、本発明の実施の形態１に係る脂肪率測定装置１００の側面図である。但し、図２では、脂肪率測定装置本体１に付属する装置が図１に示されたものと同じであるため、これらの装置の図示は省略している。また、図３は、この脂肪率測定装置１００の制御システムの構成を説明するためのブロック図である。なお便宜上、図１中において、「左」と記した側を、測定対象物１３（例えば、鮪等の大型魚）を脂肪率測定装置本体１に搬入する側とし、「右」と記した側を、測定対象物１３を脂肪率測定装置本体１から搬出する側として実施の形態を説明する。

図１および図２に示すように、脂肪率測定装置１００は主として、後ほど説明する各種装置が設置された脂肪率測定装置本体１と、測定対象物１３を脂肪率測定装置本体１に搬入すると共に測定対象物１３を脂肪率測定装置本体１から搬出させる搬送手段６０と、搬送される測定対象物１３の外形形状を撮影すると共にこの外形形状に関する画像信号を出力するＣＣＤ（電荷結合素子）を有する第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２（光学測定手段としての撮像装置）と、この第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２によって測定対象物１３の形状を撮影する際に測定対象物１３を照明光で照らす光源５と、搬送される測定対象物１３の重量測定のタイミングを検知する測定対象物１３の位置検出手段としての光電管４から構成されている。

また、搬送手段６０は、測定対象物１３を左方向から第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２に近づけるように脂肪率測定装置本体１に向けて測定対象物１３を搬入する搬入用ベルトコンベア３０（搬入用搬送手段）と、脂肪率測定装置本体１のほぼ中央部に配置され、第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２により測定対象物１３を撮影できて、かつ重量センサ２により測定対象物１３の重量を測定できるように測定対象物１３を搬送する計測用ベルトコンベア４０（計測用搬送手段）と、重量測定後の測定対象物１３を第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２から遠ざけるように脂肪率測定装置本体１から測定対象物１３を右方向に搬出する搬出用ベルトコンベア５０（搬出用搬送手段）と、によって構成されている。そして、これらのベルトコンベア３０、４０、５０はそれぞれ、搬送用ベルト３３、４３、５３およびこれらの搬送用ベルト３３、４３、５３を駆動する駆動ローラ３２、４２、５２並びに従動ローラ３１、４１、５１を有しており、駆動ローラ３２、４２、５２に接続されるモータ（図示せず）によって搬送用ベルト３３、４３、５３を動かして、測定対象物１３を左から右に所定搬送速度Ｖで搬送させる。

また、脂肪率測定装置本体１の下部には、計測用ベルトコンベア４０に測定対象物１３を載せた状態の重量を重量信号として出力する重量センサ２（重量測定手段）およびこの重量信号を第二の入出力装置１５（図３参照）を介して受け取って重量データにＡ／Ｄ変換させた後、これを記憶する重量測定装置３が収納されている。なお、重量センサ２としては、例えば、ロードセル（図示せず）が用いられる。そして、計量用ベルトコンベア３０の側面を取り付けられたブラケット（図示せず）とこのブラケットに連結する支持部材（図示せず）を介して計測用ベルトコンベア４０とロードセルは接続され、これによって計測用ベルトコンベア４０の重量を付加した状態の測定対象物１３の重量をロードセルのひずみ量から検知できる。

また、脂肪率測定装置本体１の上部には、第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２から出力された画像信号を第一の入出力装置１４（図３参照）を介して受け取って測定対象物１３の外形データを取得する画像処理装置７（光学測定手段）と、この外形データを用いて測定対象物１３の外形容積を演算すると共に、測定対象物１３の外形容積および重量に基づき測定対象物１３の脂肪率を演算する制御装置８が収納されている。

なお、重量測定装置３は、例えばマイコンで構成されており、第一、第二の入出力装置１４、１５を介して重量データを制御装置８に出力する。また、画像処理装置７も、例えばマイコンで構成されており、外形データを制御装置８に出力する。

更に、図１に示すように、脂肪率測定装置本体１の上部の前面には、電源スイッチおよび脂肪率測定装置１００の運転開始スイッチ並びに運転終了スイッチ等の各種スイッチ（図示せず）を配設した操作部１１と、第一の入出力装置１４を介して制御装置８から出力した脂肪率測定に関連する各種メッセージ（脂肪率の演算結果等）や操作部１１によって入力したデータを表示する表示部１２とが、取り付けられている。

また、制御装置８は、例えばマイコンで構成され、図３に示すように、脂肪率等の演算を実行する中央処理装置９と、この中央処理装置９に接続される記憶部１０から構成されており、この記憶部１０には脂肪率測定装置１００の動作を遂行する脂肪率演算プログラムが予め記憶されている。

なお、図３に示すように、第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２、光源５、表示部１２、操作部１１およびベルトコンベア３０、４０、５０の動作は、第一の入出力装置１４を介して制御装置８によって制御されており、重量センサ２および光電管４の出力は、第二の入出力装置１５を介して重量測定装置３に入力されている。

次に、測定対象物１３として鮪等の大型魚１３を例にして、その外形容積および重量の測定動作を含む脂肪率測定装置１００の動作について図１および図２を参照して詳しく説明する。

最初に、大型魚１３の外形容積の測定動作を述べる。

鮪等の大型魚１３の長手方向と直交する断面Ｓ１は、図２に示すように、楕円形状に近似可能と考えられている。よって、大型魚１３の断面Ｓ１の幅方向寸法（楕円の長軸寸法）をＡ寸法とし、その断面Ｓ１の厚さ方向寸法（楕円の短軸寸法）をＢ寸法とすれば、大型魚１３の断面Ｓ１の断面積Ｓは、下記（１）式によって算出される。

Ｓ＝π×Ａ×Ｂ・・・（１）
そして、この断面積Ｓを大型魚１３の長手方向の全長に亘って積分することによって、大型魚１３の外形容積を簡易的に演算できる。もちろん、上記（１）式が、記憶部１０に記憶されており、この記憶部１０から（１）式を中央処理装置９に読み出せるように構成されている。

より具体的には、大型魚１３の長手方向をこれの搬送方向に一致させ、大型魚１３の平たい腹面を搬送用ベルト３３に接触させて搬入用ベルトコンベア３０に載せる。

こうすると、大型魚１３が搬入用ベルトコンベア３０から計測用ベルトコンベア４０に乗り移り、大型魚１３が脂肪率測定装置本体１の所定位置に搬入される。そして、大型魚１３が、第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２の視野に入ると、それらによって大型魚１３の外形の撮影が開始される。

この場合、第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２は互いに直交して配置され、より詳しくは、第一のＣＣＤカメラ６−１は、大型魚１３の腹面を撮影できるように大型魚１３の上方に設置され、第二のＣＣＤカメラ６−２は、大型魚１３の腹面と直交する端面を撮影できるように大型魚の側方に設置されている。ここで、図１および図２に示すように、画像処理装置７は、第一のＣＣＤカメラ６−１によって撮影され出力された大型魚１３の外形形状に関する画像信号から大型魚１３の幅方向の寸法Ａを求め、第二のＣＣＤカメラ６−２によって撮影され出力された大型魚１３の外形形状に関する画像信号から大型魚１３の厚さ方向の寸法Ｂを求め、これらを外形データとして出力する。もちろんこの際、大型魚１３は所定の搬送速度Ｖで計測用ベルトコンベア４０によって搬送されており、第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２から出力されて刻々と変化する大型魚１３の外形形状に関する画像信号を、画像処理装置７は所定期間毎にサンプリングする。すなわち、画像処理装置７は、大型魚１３の搬送方向に沿った所定間隔毎（搬送速度Ｖ×所定時間）に大型魚１３の外形データを取得し、逐次この外形データを制御装置８に出力する。

一方、出力された外形データを、制御装置８（中央処理装置９）が所定期間毎（所定間隔毎）に画像処理装置７から受け取り、この外形データに基づいて上記（１）式から大型魚１３の断面積Ｓを演算すると共に、この断面積Ｓを逐次、記憶部１０に記憶する。そして、制御装置８は、記憶された断面積Ｓを所定間隔で乗じるようにして断面積Ｓを積分することによって大型魚１３の外形容積を演算する。

次に、大型魚１３の重量の測定動作を述べる。

大型魚１３が計測用ベルトコンベア４０に搭載された直後には、重量センサ２の出力は変動する。このため、大型魚１３が計測用ベルトコンベア４０に載って所定時間経過後（例えば、上記第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２の撮影終了後）、重量センサ２の出力が安定化するのに要する時間を考慮して、大型魚１３の重量が測定される。具体的には、実施の形態１では、大型魚１３の搬送方向の先端を光電管４が検知して光電管４から検知信号を重量測定装置３に出力した時点において、重量測定装置３が大型魚１３の重量を測定する。即ち、重量測定装置３は、光電管４の検知信号を受け取ってこれに同期して、重量サンサ２から出力された信号をＡ／Ｄ変換させた後、このデジタルデータを大型魚１３の重量データとして重量測定装置３に内蔵する記憶部（図示せず）に記憶させる。こうして、大型魚１３が計測用ベルトコンベア４０に載った直後から光電管４の検知信号出力時点までの間に、重量センサの出力が安定するように、大型魚１３の搬送速度Ｖや計測用ベルトコンベア４０の搬送長が適宜設定される。

次に、大型魚１３の外形容積および重量を用いて制御装置８によって大型魚１３の脂肪率を演算する動作を述べる。

大型魚１３の脂肪率を演算する脂肪率演算式は、大型魚１３の外形容積と重量とを用いて比重を演算する比重演算式と、大型魚１３の比重を用いて脂肪率を演算する脂肪率演算式とを含み、これらの演算式は予め記憶部１０に記憶されている。

まず、大型魚１３の脂肪率を演算する基礎データとして、大型魚１３の外形容積と重量とを用いて下記（２）式（比重演算式）から大型魚１３の比重が中央処理装置９によって演算され、演算された比重が記憶部１０に記憶される。

ＢＤ＝Ｗ／ＢＶ・・・（２）
ここで、（２）式において、ＢＤは比重を表し、Ｗは重量を表し、ＢＶは外形容積を表している。

そして、（２）式により得られた大型魚１３の比重（ＢＤ）を用いて下記（３）式（脂肪率演算式）から大型魚１３の脂肪率が中央処理装置９によって演算され、演算された脂肪率が記憶部１０に記憶される。

ＦＡＴ（％）＝（（Ｋ／ＢＤ）−１）×１００・・・（３）
ここで、（３）式において、ＦＡＴ（％）は脂肪率を表し、Ｋは比重から脂肪率を求める際に用いる特定の定数を表している。

なお、上記の定数Ｋについては、不特定多数の同種の大型魚から標本として所定の母集団を抽出して、この母集団の各大型魚に対して、例えばＸ線ＣＴ装置によって断層撮影される大型魚の断層画面の脂肪分布に基づいて実測される大型魚の脂肪率と、上記の測定動作によって得られる外形容積および重量を用いて（２）式から演算された比重との相関関係を統計処理することによって求めることができる。なおこの定数Ｋは、予め記憶部１０に記憶されている
こうした統計分析によって定数Ｋを算出しているため、その分、脂肪率演算値の精度が高められている。

以上に説明したように、実施の形態１に係る脂肪率測定装置１００によれば、大型魚１３の外形容積および重量を用いて大型魚１３の脂肪率を簡易かつ正確に演算することができ、大型魚１３の品質評価の指標として重要な大型魚１３の全体の脂肪率を数値データとして精度良く得ることができる。

特に、大型魚１３の外形容積を第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２によって出力される画像信号に基づいて正確に測定できる。加えて、重量センサ２の出力信号が安定するタイミングにおいて重量測定装置３が重量サンサ２の出力信号を大型魚１３の重量データとして取り込むように構成したため、正確な大型魚１３の重量データが得られる。このような大型魚１３の外形容積および重量の精度向上により、大型魚１３の脂肪率演算の測定を精度良く行うことが可能になった。

更に、大型魚１３を計測用ベルトコンベア４０に載せた状態で、大型魚１３の形状撮影と重量測定とを連続的に行ったため、脂肪率測定装置１００の測定効率化を図ることができた。

次に、大型魚１３の外形容積の取得動作に関連する変形例１〜４を説明する。

〔変形例１〕
実施の形態１においては、大型魚１３の外形形状に基づいてその外形容積を演算したが、厳密には大型魚１３の内臓等に含まれる内部空間（図示せず）に相当した空気量（空気量の容積）に応じた外形容積（ＢＶ）の補正が必要である。もっとも、脂肪率測定装置１００によって脂肪率測定中の個々の魚に対してその内部空間の空気量を測定することは困難である。このため、不特定多数の同種の魚から標本として所定の母集団を抽出して、この母集団の魚の平均値として、例えば、Ｘ線ＣＴ撮影によって測定された魚の総容積（外形容積）から空気量を減じたものをその総容積によって除して得られる比率（これを容積比率という。）を事前に求め、この容積比率を記憶部１０に記憶する。こうすることで、制御装置８は、上記の外形容積（ＢＶ）にこの容積比率を乗じるように補正して補正容積を取得でき、大型魚１３の補正容積と重量とを用いて脂肪率演算式（（３）式）により大型魚１３の脂肪率を演算できる。

このような構成によって、大型魚１３の内臓等に含まれる内部空間に相当する空気量の容積に応じて外形容積を補正することを可能にして、大型魚１３の脂肪率演算の精度を向上できる。

〔変形例２〕
実施の形態１においては、制御装置８は、大型魚１３の搬送方向（大型魚１３の長手方向）に直交する所定の断面Ｓ１の断面積Ｓを求め、この断面積Ｓに基づいて大型魚１３の外形容積を演算する例を説明したが、これに限らず、例えば、第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２が大型魚１３の外形輪郭を撮影して外形輪郭に関する画像信号を出力すれば、画像処理装置７は、大型魚１３の外形輪郭に基づき３次元外形データを作成できる。こうして、制御装置８は、３次元外形データに基づいて大型魚１３の外形容積を演算でき、これによって大型魚１３の外形容積が精度良く演算されて、ひいては大型魚１３の脂肪率演算の精度も向上する。

〔変形例３〕
実施の形態１においては、第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２を使って大型魚１３の外形形状を撮影したが、大型魚１３の断面の幅および厚さ寸法の相関関係を特定し得る場合には、１台のＣＣＤカメラ（例えば、第二のＣＣＤカメラ６−２）の撮影によって大型魚１３の外形形状を撮影することでその断面積が求まる。

具体的には、大型魚１３の断面の幅方向寸法Ａとその厚さ方向寸法Ｂとの比率Ａ／Ｂをα値に設定でき（鮪では、α＝１．２〜１．３である。）、予めこのα値を記憶部１０に記憶しておき、寸法Ｂとα値とを用いて下記（４）式により大型魚１３の断面積Ｓを演算できる。

Ｓ＝π×α×Ｂ^２・・・（４）
このような構成によって、大型魚１３の寸法Ｂは１台のＣＣＤカメラによって求まり、ＣＣＤカメラの台数を少なくして脂肪率測定装置１００のコストを低減できる。

勿論、第一のＣＣＤカメラ６−１を使って、大型魚１３の幅方向寸法Ａを求めることによっても同様に大型魚１３の断面積を演算することが可能である。

〔変形例４〕
実施の形態１の上記（１）式に基づく大型魚１３の外形容積の演算においては、大型魚１３の全長（長手方向）に亘ってその断面を楕円形状に近似可能であることを前提としているが、魚の種類によっては、その全長に亘って楕円近似を行うことが難しく、楕円近似によって正確な断面積を得ることができない場合もある。

このような種類の魚については、所定の母集団の同種の魚の長手方向の各断面において、例えばＸ線ＣＴ装置によって実測した実測断面積と、寸法Ａ、Ｂから得られる楕円近似演算した演算断面積との比率を補正係数として求め、これを予め記憶部１０に記憶する。そして、制御装置８は、上記（１）式によって得られる断面積Ｓに、この補正係数を乗じるようにして大型魚１３の断面積の補正を行うことも可能である。

このような構成によって、魚の全長に亘ってその断面を楕円形状に近似することが難しい場合であっても、魚の外形容積を正確に演算でき、ひいてはその脂肪率演算の精度を向上できる。

以下、脂肪率測定装置１００の脂肪率測定モードの動作例につき図４を参照して説明する。

図４は、この脂肪率測定装置１００の脂肪率測定モードの主要な動作の一例を示したフローチャート図である。

脂肪率測定装置１００の操作部１１の運転開始スイッチをオンすると、測定対象物１３（ここでは、大型魚１３を例に説明する。）の脂肪率測定を開始することができる。

ここで、記憶部１０から中央処理装置９に脂肪率演算プログラムが読み込まれて、このプログラムが以下の処理をセンサや記憶部等を制御しながら実行することになる。

まず、脂肪率測定装置１００による脂肪率測定を開始すると、搬入用ベルトコンベア３０に載せられた大型魚１３は、所定の搬送速度Ｖで計測用ベルトコンベア４０に向かって送られる（Ｓ４０１）。

そして、大型魚１３を計測用ベルトコンベア４０によって搬送する間に、第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２によって大型魚１３の外形形状を撮影し、第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２は、この外形形状に関する画像信号を画像処理装置７に出力する一方、画像処理装置７はこの画像信号から外形データを作成するよう画像処理を行う（Ｓ４０２）。

次に、中央処理装置９は、画像処理装置７から外形データを取得すると共に、例えば、大型魚１３の長手方向に直交する断面Ｓ１の断面積Ｓを演算する式（上記の（１）式）を記憶部１０から読み出して、この外形データを用いて（１）式から大型魚１３の断面積Ｓを演算し、さらにこの断面積Ｓに基づいて大型魚１３の外形容積を演算する。同時に中央処理装置９は、この外形容積を記憶部１０に記憶する（Ｓ４０３）。

続いて、計測用ベルトコンベア４０に載せられた大型魚１３の搬送方向の先端を光電管４によって検出した時点で、重量測定装置３は、重量センサ２から出力される信号をＡ／Ｄ変換させた後、重量データとして記憶する（Ｓ４０４）。なお、重量測定を終えた大型魚１３は、計測用ベルトコンベア４０から搬出用ベルトコンベア５０に送られる。

ここで、制御装置８は、大型魚１３の内臓等の内部空間に含まれる空気量に相当する容積を補正するか否かを、表示部１２を介して照会し（Ｓ４０５）、操作部１１を介して「ＮＯ」に相当するスイッチが押されれば、制御装置８は、容積補正を行わないと判断して、次のステップに進む。一方、操作部１１を介して「ＹＥＳ」に相当するスイッチが押されれば、制御装置８は、容積補正を行うと判断して、中央処理装置９は、記憶部１０に予め記憶させた容積比率とＳ４０３において既に演算し記憶した外形容積とを記憶部１０から読み出して、この外形容積に容積比率を乗じたものを補正容積として演算しこれを記憶部１０に記憶する（Ｓ４０６）。

なお、個々の大型魚１３に対して逐一、このようなスイッチ操作を行うことが煩わしい場合には、事前にＳ４０５に記載の照会動作を省くように制御装置８に対し操作部１１を介して指示することも可能である。すなわち、容積補正を実行する必要がなければ、制御装置８に対してＳ４０４の処理終了の後に直接Ｓ４０７の処理を実行するように指示することもでき、容積補正を実行する必要があれば、制御装置８に対してＳ４０４の処理終了の後、必ずＳ４０６の処理を経て、Ｓ４０７の処理を実行するように指示することもできる。

次に、中央処理装置９は、比重演算式（上記の（２）式）を、Ｓ４０３の外形容積（Ｓ４０５において「ＹＥＳ」の場合にはＳ４０６の補正容積）およびＳ４０４の重量と共に、記憶部１０または重量測定装置３から読み出して、この外形容積（または補正容積）と重量を用いて（２）式から大型魚１３の比重を演算し、演算した比重を記憶部１０に記憶する（Ｓ４０７）。

その後、中央処理装置９は、脂肪率演算式（上記の（３）式）を、（３）式の定数ＫおよびＳ４０７の比重と共に記憶部１０から読み出して、この定数Ｋと比重を用いて（３）式から大型魚１３の脂肪率を演算し、演算した脂肪率を記憶部１０に記憶する共に（Ｓ４０８）、この脂肪率を表示部１２に表示して（Ｓ４０９）、脂肪率測定装置１００による脂肪率測定モードを終了する。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る脂肪率測定装置１００によって大型魚１３の外形容積を測定する装置構成を説明するための斜視図である。また、図６は、実施の形態２に係る脂肪率測定装置１００による大型魚１３の外形容積の測定動作を説明するための図であり、より詳しくは、図６（ａ）は、大型魚の幅方向の中心線１０２に沿った断面において大型魚１３の端面側を見た断面図であり、図６（ｂ）は、大型魚の厚さ方向の中心線１０１に沿った断面におけて大型魚１３の腹面側を見た断面図である。

なお、大型魚１３の外形容積を取得するための装置構成および測定動作以外の実施の形態２の構成および動作は、実施の形態１において説明したものと同じであるため、実施の形態１と同じ構成および動作の説明は省略する。

実施の形態１においては、第一、第二のＣＣＤカメラ６−１、６−２を、互いに直交して大型魚１３の端面と腹面を撮影できるように配置していたが（図２参照）、実施の形態２においては第二のＣＣＤカメラ６−２が取り除かれ、第一のＣＣＤカメラ６−１のみにより大型魚１３の撮影を行うような構成を採用する。即ち、大型魚１３の腹面を略真上から撮影するように第一のＣＣＤカメラ６−１が配置されている。また、図５および図６（ａ）に示すように、大型魚１３の搬送方向（大型魚１３の長手方向）に直交する断面に対して所定角度θを持たせたレーザ光を前記測定対象物に向けて照射するレーザ光照射装置２１が配置されている。こうして、大型魚１３の上部前方から斜め方向にレーザ光照射装置２１のレーザ光を大型魚１３に向けて照射すると、レーザ光の照射された大型魚１３の部位に発生する反射光の軌跡Ｇを第一のＣＣＤカメラ６−１によって捉えることができる。なお、レーザ光照射装置２１によってレーザ光を大型魚１３に照射する間、大型魚１３は計測用ベルトコンベア４０に載せられ、この計測用ベルトコンベア４０によって所定の搬送速度Ｖで搬送される。

次に、大型魚１３の外形容積の測定動作を含む脂肪率測定装置１００の動作を図５および図６を参照して説明する。

なおここでは便宜上、第一のＣＣＤカメラ６−１によって撮影される撮像画面のほぼ中心点Ｐ３（基準位置）を通る反射光の軌跡を軌跡Ｇとし、この軌跡Ｇと大型魚１３の一方端との交点をＰ１とし、軌跡Ｇと大型魚の他方端との交点をＰ２として、以下に実施の形態２に基づく大型魚１３の外形容積の測定動作を説明する。

また、レーザ光照射装置２１は大型魚１３から充分に離れており、これによって、レーザ光照射装置２１から大型魚１３に向けて照射されるレーザは平行光として近似できるものとする。

大型魚１３の上部前方から斜め方向に向けてレーザ光が大型魚１３に対して照射されるため、大型魚１３の腹面に対して略真上に位置する第一のＣＣＤカメラ６−１の撮像画面には、図６（ｂ）に示すように大型魚１３の表面に沿って、レーザ光によって照射された部位に弓形形状の反射光軌跡Ｇが観察される。そして、第一のＣＣＤカメラ６−１によって出力される大型魚１３の部位の位置（交点Ｐ１、Ｐ２および軌跡Ｇ）に関する画像信号に基づいて画像処理装置７の画像処理によって外形データが作成される。なお、画像処理装置７は、大型魚１３の搬送方向に沿って所定間隔毎（搬送速度Ｖ×所定時間）に大型魚１３の外形データを取得し、これを逐次制御装置８に出力している。

この外形データを元に制御装置８は、交点Ｐ１と交点Ｐ２を結ぶ直線を適宜の微小幅ΔＴ毎に分割して、交点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ直線上のΔＴと軌跡Ｇによって区画された微小領域の面積を演算し、この微小領域の面積を記憶部１０に記憶する。

続いて、制御装置８は、この微小領域に対応する大型魚１３の断面積を以下のようにして演算し、最終的に軌跡Ｇに沿った大型魚１３の断面積を演算する。

なお以下に、基準位置Ｐ３を含む軌跡Ｇの中央部の微小領域の面積ΔＳ３に対応する大型魚１３の断面積ΔＳを演算する動作を例示するが、他の微小領域に対応する大型魚１３の断面積も同様にして演算できる。

ここで、図６（ａ）に示すように、中心線１０１に対して大型魚１３の形状が上下対称であり、レーザ光の照射された部位に発生する反射光が断面Ｓ１と角度θをなしてほぼ直線的に交点Ｐ１、Ｐ２に至るような軌跡Ｇを描くものと仮定する。このように仮定すると、図６に示す幾何学的な関係によって、断面積ΔＳは、面積ΔＳ３を用いて下記（５）式により近似的に表される。すなわち、制御装置８によって演算された上記の面積ΔＳ３は、断面Ｓ１の断面積ΔＳの１／２のtanθ成分に近似できる。なお、下記（５）式は、予め記憶部１０に記憶されている。

ΔＳ＝２×ΔＳ３／tanθ・・・（５）
以上の動作により、軌跡Ｇに沿って微小領域毎にそれに対応する断面積が演算され、演算された断面積を足し合わせることによって大型魚１３の軌跡Ｇの沿った大型魚１３の断面積が得られる。このようにして得られる軌跡Ｇに沿った大型魚１３の断面積を、制御装置８は、画像処理装置７から所定期間毎（所定間隔毎）に出力される大型魚１３の外形データに対応して逐次演算して、これを記憶部１０に記憶する。そして、実施の形態１で説明したものと同じ方法で、制御装置８は、軌跡Ｇに沿った大型魚１３の断面積に所定間隔を乗じるように積分を施して、大型魚１３の外形容積を求めると共に、この外形容積に基づいて大型魚１３の脂肪率を演算する。

以上に説明した実施の形態２によれば、大型魚１３に照射されたレーザ光の軌跡Ｇに基づいて大型魚１３の外形形状が正確に把握され、この外形形状から大型魚１３の外形容積が得られ、大型魚１３の脂肪率を精度良く測定できる。

なおここまで、大型魚の脂肪率を制御装置によって演算する例を示したが、この脂肪率に基づいて大型魚の総脂肪量も算出できる。すなわち、大型魚に含有する総脂肪量を演算する式（（大型魚の脂肪率）×（大型魚の重量））が予め記憶部に記憶されており、制御装置が、大型魚の脂肪率と重量とを用いて総脂肪量の演算式により大型魚の総脂肪量を演算し、この総脂肪量を表示部において表示するような構成を追加しても良い。

またここまで、大型魚を計測用ベルトコンベアによって搬送させながら大型魚の外形形状をＣＣＤカメラによって撮影する例を示したが、大型魚を静止させておき、ＣＣＤカメラが走査して大型魚の外形形状を撮影しても構わない。

更には、脂肪率演算プログラムを予め脂肪率測定装置の記憶部に記憶させた上で、測定対象物の外形容積および重量を測定し脂肪率を演算するという実施の形態を例に説明したが、この変形例として、例えば、パーソナルコンピュータの記憶装置に脂肪率演算プログラムおよび推定演算式（１）〜（５）を記憶させ、別途、適宜な測定手段によって測定対象物の外形容積および重量を測定して、これらのデータをコンピュータに入力して、このコンピュータによって脂肪率を演算させるという形態を採用しても構わない。

本発明に係る脂肪率測定装置によれば、測定対象物の脂肪率の演算精度の向上を図れて、例えば、鮪等の大型魚の品質評価測定機器として有用である。

本発明の実施の形態１に係る脂肪率測定装置の正面図である。 本発明の実施の形態１に係る脂肪率測定装置の側面図である。 脂肪率測定装置の制御構成を示したブロック図である。 脂肪率測定装置の脂肪率測定モードの主要な動作の一例を示したフローチャート図である。 実施の形態２に係る脂肪率測定装置により大型魚の外形容積を測定する装置構成を説明する斜視図である。 実施の形態２に係る脂肪率測定装置により大型魚の外形容積の測定動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 脂肪率測定装置本体
２ 重量センサ
３ 重量測定装置
４ 光電管
５ 光源
６−１ 第一のＣＣＤカメラ
６−２ 第二のＣＣＤカメラ
７ 画像処理装置
８ 制御装置
９ 中央処理装置
１０ 記憶部
１１ 操作部
１２ 表示部
１３ 測定対象物（大型魚）
１４ 第一の入出力装置
１５ 第二の入出力装置
２１ レーザ光照射装置
３０ 搬入用ベルトコンベア
３１ 搬入用ベルトコンベアの従動ローラ
３２ 搬入用ベルトコンベアの駆動ローラ
３３ 搬入用ベルトコンベアの搬送ベルト
４０ 計測用ベルトコンベア
４１ 計測用ベルトコンベアの従動ローラ
４２ 計測用ベルトコンベアの駆動ローラ
４３ 計測用ベルトコンベアの搬送ベルト
５０ 搬出用ベルトコンベア
５１ 搬出用ベルトコンベアの従動ローラ
５２ 搬出用ベルトコンベアの駆動ローラ
５３ 搬出用ベルトコンベアの搬送ベルト
６０ 搬送手段
１００ 脂肪率測定装置
１０１ 大型魚の厚さ方向の中心軸
１０２ 大型魚の幅方向の中心軸

Claims (10)

1. 測定対象物の重量を測定する重量測定手段と、前記測定対象物の外形データを取得する光学測定手段と、制御装置とを備え、前記制御装置は、前記重量測定手段により測定された重量と、前記光学測定手段により取得される外形データから得られた外形容積と、をそれぞれ取得し、前記測定対象物の内部空間に相当する空気量に応じて前記外形容積を補正して得られる補正容積を取得し、前記重量および前記補正容積を用いて前記測定対象物の比重を演算する比重演算式と、前記比重を用いて前記測定対象物の脂肪率を演算する脂肪率演算式と、により前記測定対象物の脂肪率を演算する脂肪率測定装置。
2. 前記測定対象物を搬送する搬送手段を備え、前記搬送手段によって前記測定対象物を搬送させながら前記光学測定手段は、前記測定対象物の外形データを搬送方向に沿って所定間隔毎に取得すると共に、前記制御装置が、前記外形データを用いて演算した前記測定対象物の断面積に前記所定間隔を乗ずることによって前記測定対象物の前記所定間隔に対応した部位の外形容積を演算する請求項１記載の脂肪率測定装置。
3. 前記搬送手段は、前記測定対象物を前記光学測定手段に近づける搬入用搬送手段と、前記外形データを前記光学測定手段によって取得させるために前記測定対象物を搬送する計測用搬送手段と、前記測定対象物を前記光学測定手段から遠ざける搬出用搬送手段とを備え、前記重量測定手段は、前記計測用搬送手段に前記測定対象物を載せた状態で前記測定対象物の重量を測定する請求項２記載の脂肪率測定装置。
4. 前記光学測定手段として前記測定対象物の周囲に設置されて前記測定対象物の外形形状を撮影すると共に前記外形形状に関する画像信号を出力するひとつ或いは複数台の撮像装置と、前記撮像装置から出力された画像信号に基づき前記測定対象物の外形データを取得する画像処理装置とを備え、前記制御装置は、前記外形データを用いて前記外形容積を演算する請求項１乃至３の何れかに記載の脂肪率測定装置。
5. 前記光学測定手段として前記測定対象物の周囲に設置されて前記測定対象物に光線を照射する照射装置と、前記光線の照射された前記測定対象物の部位に発生する反射光を撮影すると共に前記部位の位置に関する画像信号を出力する撮像装置と、前記撮像装置から出力された画像信号に基づき前記測定対象物の外形データを作成する画像処理装置とを備え、前記制御装置は、前記外形データを用いて前記外形容積を演算する請求項１乃至３の何れかに記載の脂肪率測定装置。
6. 前記光学測定手段として前記測定対象物の搬送方向に直交する断面に対して所定角度を持たせた光線を前記測定対象物に向けて照射する照射装置と、前記光線の照射された前記測定対象物の部位に発生する反射光を略真上から撮影すると共に前記部位の位置に関する画像信号を出力する撮像装置と、前記撮像装置から出力された画像信号に基づき前記測定対象物の外形データを作成する画像処理装置とを備え、前記制御装置は、前記外形データを用いて前記外形容積を演算する請求項５記載の脂肪率測定装置。
7. 前記測定対象物は魚であり、前記脂肪率演算式の定数が、所定の母集団の同種の魚に対して断層撮影される断層画面の脂肪分布によって実測された脂肪率と、前記比重との相関に基づいて導かれる請求項１乃至６の何れかに記載の脂肪率測定装置。
8. 前記撮像装置が電荷結合素子を含むカメラである請求項４乃至６の何れかに記載の脂肪率測定装置。
9. 前記制御装置は、前記測定対象物の外形データから得られ、前記測定対象物の断面を楕円形状と近似した場合の前記断面の幅方向寸法および厚さ方向寸法のうちのいずれか一方と、前記幅方向寸法と前記厚さ方向寸法との比率と、を用いて、前記測定対象物の断面を楕円形状と近似した場合の前記断面積を演算する請求項２記載の脂肪率測定装置。
10. 前記測定対象物が魚の場合において、前記制御装置は、所定の母集団の同種の魚に対して実測された前記同種の魚の断面の実測断面積と、前記同種の魚の前記外形データから得られ、前記同種の魚の断面が楕円形状と近似した場合の前記断面の幅方向寸法および厚さ方向寸法とを用いて演算した演算断面積と、を取得し、前記実測断面積と前記演算断面積との比率を補正係数として導き、前記測定対象物の断面を楕円近似とした場合の前記断面の断面積を、前記補正係数を用いて補正し演算する請求項２記載の脂肪率測定装置。

Images