JP5201390B2 - 粒状物等の光学判別装置及び粒状物等の光学式選別装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は上記問題点にかんがみ、判別精度を向上させた粒状物等の光学式判別装置(光学式選別装置)を提供することを技術的課題としたものである。
複数の原料を移送する移送手段と、
該移送手段によって移送された原料に複数波長の光を照射する光源部と前記原料からの反射光及び/又は透過光を基に原料を撮像する撮像部とを有する光学検出手段と、
該光学検出手段が撮像した撮像データにおける二波長の濃度値と予め定めた前記二波長の濃度値におけるしきい値領域とを比較して前記原料を判別する判別手段と、
を有する粒状物等の光学式判別装置において、
前記判別手段は、前記しきい値領域を設定するにあたって、前記撮像部で撮像した複数の各原料サンプルの撮像データにおける任意の二波長の濃度値を、縦軸に一方の波長の濃度値を複数階調で表し、かつ、横軸に他方の波長の濃度値を複数階調で表した二次元グラフ上に濃度値画素b1として描画し、該濃度値画素b1の全てを対象に、異なる2点の濃度値画素b1を直径とする2点間円Nを順次とり、該2点間円Nの中に当該2点の濃度値画素以外の濃度値画素b1があるか否かを判定し、該判定によって前記2点間円Nの中に当該2点の濃度値画素以外の濃度値画素b1が無い場合にのみ当該2点の濃度値画素b1,b1を接続線Qで結び、これら各接続線Qの接合によって描画された閉領域K1を前記しきい値領域K1として設定する、という技術的手段を講じた。
前記判別手段は、前記しきい値領域K1を描画した二次元グラフにおいて、該二次元グラフの全ての画素を対象に、順次、該各画素を中心画素Tとする任意半径Yの円形画素領域Hを定め、該円形画素領域H内に前記しきい値領域K1があるか否かを判定し、該判定によって前記円形画素領域H内に前記しきい値領域K1がある場合にのみ、当該二次元グラフとは別の膨張二次元グラフにおける前記中心画素Tに該当する画素を前記しきい値領域K1の範囲に含める円形膨張処理を行って膨張しきい値領域K2を設定するようにするとよい。
前記判別手段は、前記しきい値領域K1又は膨張しきい値領域K2を描画した二次元グラフにおいて、該二次元グラフの全ての画素を対象に、順次、該各画素を中心画素Tとする任意半径Yの円形画素領域Hを定め、該円形画素領域H内に前記しきい値領域K1又は膨張しきい値領域K2の領域の画素以外の画素が重合しているか否かを判定し、該判定によって前記円形画素領域H内に前記しきい値領域K1又は膨張しきい値領域K2以外の画素が重合している場合にのみ、当該二次元グラフとは別の収縮二次元グラフにおける前記中心画素Tに該当する画素を前記しきい値領域K1又は膨張しきい値領域K2からキャンセルする円形収縮処理を行って収縮しきい値領域K3を設定するようにするとよい。
前記判別手段に前記円形画素領域Hにおける任意半径Yを設定入力する判別感度調整部11aを接続するとよい。
まず、任意量の良品の原料穀粒サンプル(不良品に換えてもよい。)を前記移送手段3から傾斜シュート6を介して前記光学検出位置Pを通過させ、各良品サンプルのRGB光を前記CCDカメラ9a,9bによって検出する。前記FPGAは前記CCDカメラ9a,9bが検出した各RGB光のデータ(撮像データ、受光データ)を取り込み、該各RGB光データにおける二波長、例えば赤(第一波長濃度)−緑(第二波長濃度)における各濃度値b1(各濃度値画素b1)を図3の(1)のような二次元グラフ(二次元画面)に点として表し、これらを集合点分布Bとして認識する。前記二次元グラフは、縦軸255画素×横軸255画素とし、かつ、縦軸・横軸に前記濃度値とした。
続いて前記FPGAは、STEP1で作成した集合点図(集合点分布B)(図3の(1))を基に、集合接線図(図3の(2)−(A))を作成する。該集合接線図は、まず、STEP1と同様の縦軸255画素×横軸255画素からなる二次元グラフに前記集合点分布Bを描画する。この後、該二次元グラフに表示した集合点分布Bにおける全ての濃度値(点)を対象に、任意の2点を直径とする2点間円Nを求めて該2点間円Nの中に他の点がなければ図3の(2)−(B)−(a)のように、その2点間の画素を二値化の黒(点)で構成する接合線Qで結び、当該2点間円Nの中に他の点があれば図3の(2)−(B)−(b)のようにその2点間は前記接合線Qで結ばない集合接線化処理を行って作成する。
次に、前記FPGAは、STEP2で作成した集合接線図(図3の(2)−(A))を基に、閉領域図(図3の(3))を作成する。該閉領域図は、前記集合接線図(図3の(2)−(A))に示された複数の接合線Qで結ばれてなる集合S(集合画素S)において、該集合画素Sの全画素を強制的に二値化の黒(点)にする閉領域化処理(穴埋処理)によって作成される。このようにして閉領域図(図3の(3))には閉領域画素集合K1が表示され、該閉領域画素集合K1は、前記しきい値領域K1(本実施例では良品の領域)(以下、「基礎的しきい値領域K1」という。)として設定される。
本発明の特徴的作用効果は、STEP2の前記集合接線化処理とSTEP3の閉領域化処理によって、前記基礎的しきい値領域K1(本実施例では良品の領域)の外形を他方側の領域(本実施例では不良品の領域)をより含めないように正確(シャープ)に特定でき、これによって原料をより正確に判別して選別できる点にある。
このようにして設定された前記基礎的しきい値領域K1(本実施例では良品の領域)に基づき、選別運転は行われる。該選別運転は、まず原料が前記移送手段3及び傾斜シュート6を介して前記光学検出位置Pに順次移送流下される。そして、前記CCDカメラ9a,9bにより、前記光学検出位置Pを通過する各原料を順次撮像し、この撮像したRGB光データを前記判別手段(FPGA)11が前記基礎的しきい値領域K1と順次比較して選別すべき穀粒を判別するとともに、前記噴風駆動回路12cに選別信号を出力することにより、該当する電磁弁12bを駆動させて選別すべき穀粒が該当する噴風ノズル12aからの高圧エアー噴風によって選別除去されるという流れによって行われる。
ところで、前記基礎的しきい値領域K1は、必要に応じて当該STEP4により判別感度を膨張することができる。以下、その判別感度を膨張する方法を説明する。当該STEP4の処理は、前記判別感度調整部11aから前記判別手段(FPGA)11に、後述の円形画素領域(画素H)を求めるための任意の半径画素数が設定入力(本実施例では10画素Gとした。図4,図5参照)されることにより実行される。当該STEP4の処理は、後述する円形膨張処理により、STEP3で作成した基礎的しきい値領域K1(図3の(3))を膨張して膨張しきい値領域K2(図3の(4))にする。
前記円形膨張処理の説明を図3、図4、図5及び図6を参照しながら行う。前記円形膨張処理は、まず、前記基礎的しきい値領域K1を描画した縦軸255画素×横軸255画素の二次元グラフにおいて、該二次元グラフの全画素を対象に、図4に示すような任意の画素(中心画素T)を中心とした任意半径Y(図4の例では10画素Gとした。)の円形画素領域(画素H)を求め、該円形画素領域H内に前記基礎的しきい値領域K1の画素が検出されるか否かを判別する重合検出処理が行われる。該重合検出処理は、図5に示す二次元グラフ(縦軸255画素×横軸255画素)の左上の画素をまず前記中心画素Tとして求めた円形画素領域H内に前記基礎的しきい値領域K1の画素が検出されるか否かを判別し、この判別が終了すると右隣の画素を中心画素Tとして同様の判別を行い、二次元グラフの全画素について順次判別を行う(図5参照)。
本発明は、前記基礎的しきい値領域K1の感度調整(膨張)した場合でも、前記円形膨張処理(STEP4)によって前記基礎的しきい値領域K1が当該基礎的しきい値領域K1の外周から前記円形画素領域Hの任意半径Y分だけ均等に膨張(拡張)されるため、前記基礎的しきい値領域K1の外形(他方側の領域(本実施例では不良品の領域)をより含めないように特定した外形)の全体形状を変化しないので、感度調整(膨張)後においても原料を正確に判別して選別することができる。
一方、必要に応じて前記膨張しきい値領域K2を収縮する感度調整を当該STEP5によって行うことができる。以下、その感度調整(収縮)の方法を説明する。当該STEP5の処理は、前記判別感度調整部11aから前記判別手段(FPGA)11に、後述の円形画素領域(画素H)を求めるための任意の半径画素数が設定入力(本実施例では10画素Gとした。図4,図6参照)されることにより実行される。当該STEP5の処理は、後述する円形収縮処理により、STEP4で作成した膨張しきい値領域K2(図3の(4))又はSTEP3で作成した基礎的しきい値領域K1(図3の(3))を収縮して収縮しきい値領域K3(図3の(5))にする。
前記円形収縮処理の説明を図3、図4、図7及び図8を参照しながら行う。以下、前記膨張しきい値領域K2又は基礎的しきい値領域K1のうち、代表して前記膨張しきい値領域K2を収縮しきい値領域K3に円形収縮処理する例について説明する。前記円形収縮処理は、まず、前記膨張しきい値領域K2を描画した縦軸255画素×横軸255画素の二次元グラフにおいて、該二次元グラフの全画素を対象に、図4に示すような任意の画素(中心画素T)を中心とした任意半径Y(図4の例では10画素Gとした。)の円形画素領域(画素H)を求め、該円形画素領域H内に前記膨張しきい値領域K2の画素が検出されるか否かを判別する重合検出処理が行われる。該重合検出処理は、図7に示す二次元グラフ(縦軸255画素×横軸255画素)の左上の画素をまず前記中心画素Tとして求めた円形画素領域H内に前記膨張しきい値領域K2の画素が検出されるか否かを判別し、この判別が終了すると右隣の画素を中心画素Tとして同様の判別を行い、二次元グラフの全画素について順次判別を行う(図7参照)。
3 移送手段
4 原料供給タンク
5 振動供給部
6 傾斜シュート
7a 光学検出手段
7b 光学検出手段
8a 光源部
8b 光源部
9a CCDカメラ(撮像部)
9b CCDカメラ(撮像部)
10a 光学検出手段
10b 光学検出手段
11 判別手段(信号処理部、FPGA)
11a 判別感度調整部
12 選別手段
12a 噴風ノズル
12b 電磁弁
12c 噴風駆動回路
13 製品収容部
14 選別粒収容部
B 集合店分布
b1 濃度値(濃度値画素)
G 画素
H 円形画素領域
R 落下軌跡
K1 基礎的しきい値領域(閉領域画素集合)
K1−1 斜線部
K2 膨張しきい値領域
K2−1 斜線部
K3 収縮しきい値領域
N 2点間円
P 光学検出位置
Q 接合線
S 集合画素
T 中心画素
W しきい値領域
W1 区分け線
W2 区分け線
W3 区分け線
W4 区分け線
X 濃度値
Y 任意半径
Claims (5)
- 複数の原料を移送する移送手段と、
該移送手段によって移送された原料に複数波長の光を照射する光源部と前記原料からの反射光及び/又は透過光を基に原料を撮像する撮像部とを有する光学検出手段と、
該光学検出手段が撮像した撮像データにおける二波長の濃度値と予め定めた前記二波長の濃度値におけるしきい値領域とを比較して前記原料を判別する判別手段と、
を有する粒状物等の光学式判別装置において、
前記判別手段は、前記しきい値領域を設定するにあたって、前記撮像部で撮像した複数の各原料サンプルの撮像データにおける任意の二波長の濃度値を、縦軸に一方の波長の濃度値を複数階調で表し、かつ、横軸に他方の波長の濃度値を複数階調で表した二次元グラフ上に濃度値画素b1として描画し、該濃度値画素b1の全てを対象に、異なる2点の濃度値画素b1を直径とする2点間円Nを順次とり、該2点間円Nの中に当該2点の濃度値画素以外の濃度値画素b1があるか否かを判定し、該判定によって前記2点間円Nの中に当該2点の濃度値画素以外の濃度値画素b1が無い場合にのみ当該2点の濃度値画素b1,b1を接続線Qで結び、これら各接続線Qの接合によって描画された閉領域K1を前記しきい値領域K1として設定することを特徴とする粒状物等の光学式判別装置。 - 前記判別手段は、前記しきい値領域K1を描画した二次元グラフにおいて、該二次元グラフの全ての画素を対象に、順次、該各画素を中心画素Tとする任意半径Yの円形画素領域Hを定め、該円形画素領域H内に前記しきい値領域K1があるか否かを判定し、該判定によって前記円形画素領域H内に前記しきい値領域K1がある場合にのみ、当該二次元グラフとは別の膨張二次元グラフにおける前記中心画素Tに該当する画素を前記しきい値領域K1の範囲に含める円形膨張処理を行って膨張しきい値領域K2を設定する請求項1に記載の粒状物等の光学式判別装置。
- 前記判別手段は、前記しきい値領域K1又は膨張しきい値領域K2を描画した二次元グラフにおいて、該二次元グラフの全ての画素を対象に、順次、該各画素を中心画素Tとする任意半径Yの円形画素領域Hを定め、該円形画素領域H内に前記しきい値領域K1又は膨張しきい値領域K2の領域の画素以外の画素が重合しているか否かを判定し、該判定によって前記円形画素領域H内に前記しきい値領域K1又は膨張しきい値領域K2以外の画素が重合している場合にのみ、当該二次元グラフとは別の収縮二次元グラフにおける前記中心画素Tに該当する画素を前記しきい値領域K1又は膨張しきい値領域K2からキャンセルする円形収縮処理を行って収縮しきい値領域K3を設定する請求項1又は請求項2に記載の粒状物等の光学式判別装置。
- 前記判別手段に前記円形画素領域Hにおける任意半径Yを設定入力する判別感度調整部11aを接続した請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の粒状物等の光学式判別装置。
- 前記請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の粒状物等の光学式判別装置において、前記判別手段で判別した原料を選別する選別手段を有してなる粒状物等の光学式選別装置。
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