JP6687348B2 - 食用油の劣化度を測定する装置、システム、プログラムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、食用油の劣化度を測定する装置、システム、プログラムおよび方法に関する。

フライ油などの食用油では、劣化に伴って遊離脂肪酸が生成される。この遊離脂肪酸の含有量（酸価値）を簡易的に測定して食用油の劣化度を判断するための試験紙として、遊離脂肪酸に対して呈色反応を起こす試薬付きの試験片が用いられている。

特許文献１には、油脂と反応し油脂の劣化の程度に応じて異なる呈色を生じる呈色体（試験紙）に光を照射し、呈色体による反射光を受光し、反射光の強度の情報と比較情報に基づき油脂の劣化の程度を判断し、その劣化の程度を表示する油脂劣化度測定装置が記載されている。

特許文献２には、内面に、内面の色とは異なり緑色、青色又は紫色に着色されたマークが設けられた容器本体に、マークを容器本体の開口部を通じて上方から見た場合に、マークが識別できなくなるまでフライ油を注ぐ工程と、フライ油の液面からマークまでの深さを測定する工程とを有するフライ油の劣化度評価方法が記載されている。

特許文献３には、試料容器に収容され試料を吸引し、反応容器に吐出する試料分注機構と、試薬容器に収容された試薬を吸引し、反応容器に吐出する試薬分注機構と、反応容器に照射された光を検出する複数の光度計と、試料分注機構及び試薬分注機構の動作を制御するとともに、各光度計について検量線の許容濃度範囲を設定し、設定した許容濃度範囲内での、各光度計が検出した光に基づいて算出した試料の濃度に従って、複数の光度計のうちのいずれかを選択し、選択した光度計が検出した光に基づく濃度を試料の濃度に決定するコントローラとを備える自動分析装置が記載されている。

特開２０１０−２８１６１０号公報 特開２００９−０２５１９４号公報 特開２０１４−００６１６０号公報

試験片を用いた食用油の劣化度の測定では、測定対象の食用油に浸された試験片の色と参照表（カラーチャート）の色とを比較することで、その食用油の酸価値が判定される。しかしながら、こうした色の比較を人間が行うと、判定結果が主観に依存し、測定者によって測定値にバラつきが生じるという不具合がある。

特許文献１の測定装置のように、試験片の色を自動的に読み出して比較し、結果を数値として表示すれば、食用油の劣化度を客観的に測定することが可能である。しかしながら、特許文献１の測定装置では、食用油に浸された試験紙を装置内部に設置する必要がある。このため、試験紙の設置部分が油分で汚れやすく、また、校正ができない仕様であるため、十分な測定精度を得ることが難しい。

また、フライ油などの食用油の品質を管理する際は、油の色も重要な要素であるため、酸価値だけでなくロビボンド値などの色度値も同時に測定できることが望ましい。しかしながら、色度値や酸価値などの客観的な測定を行うには、高価な専用の測定装置を使用しなければならず、その保守作業なども必要になる。このため、安価な汎用の装置を用いて、食用油の色度値と酸価値の両方を簡易に測定できることが好ましい。

そこで、本発明の目的は、測定対象の食用油の色度値と酸価値を、実用上十分な精度で汎用の装置により測定できるようにすることである。

本発明に係る装置は、試験片を撮像して画像データを取得する撮像部と、食用油の色度値および酸価値ならびに試験片の画像データの色値の間の対応関係を記憶する記憶部と、食用油に浸された試験片の画像データの色値に基づき、対応関係を参照して食用油の色度値を取得する色度値取得部と、食用油に浸された試験片の画像データの色値および取得された色度値に基づき、対応関係を参照して食用油の酸価値を取得する酸価値取得部と、取得された色度値および酸価値を出力する出力部とを有することを特徴とする。

上記の装置では、記憶部は、対応関係として、食用油の酸価値と試験片の画像データの色値との間の関係を示す検量線を、食用油の色度値に応じて複数記憶し、酸価値取得部は、取得された色度値に対応する検量線を参照して酸価値を取得することが好ましい。

上記の装置では、色度値取得部は、試験片の画像データのうち食用油と反応して変色する試薬を含まない余白部に対応する部分の色値に基づき、対応関係を参照して色度値を取得することが好ましい。

上記の装置は、食用油に浸される前の試験片の画像データのうち試薬を含む試薬部に対応する部分の色値に基づき、試薬が劣化しているか否かを判定する劣化判定部をさらに有し、出力部は、劣化判定部による判定結果を出力することが好ましい。

上記の装置は、食用油に浸される前の試験片の画像データのうち試薬部に対応する部分の色値を用いて、食用油に浸された試験片の画像データのうち試薬部に対応する部分の色値を補正する劣化補正部をさらに有し、酸価値取得部は、色値として、劣化補正部により補正された色値を使用することが好ましい。

上記の装置は、撮像部により撮像された画像の全体または一部の画像データに基づき光源の色温度および露光条件を算出し、算出された色温度および露光条件に応じた補正を画像データの色値に対して行う撮影条件補正部をさらに有し、色度値取得部と酸価値取得部は、色値として、撮影条件補正部により補正された色値を使用することが好ましい。

上記の装置は、測定対象の食用油の種類の入力を受け付ける受付部をさらに有し、記憶部は、対応関係として、食用油の酸価値と試験片の画像データの色値との間の関係を示す検量線を、食用油の種類ごとに記憶し、酸価値取得部は、入力された種類の食用油に対応する検量線を参照して酸価値を取得することが好ましい。

本発明に係るシステムは、互いに通信可能な端末装置とサーバ装置を含むシステムであって、端末装置は、食用油に浸された試験片を撮像して画像データを取得する撮像部と、試験片の画像データをサーバ装置に送信し、食用油の色度値および酸価値のデータをサーバ装置から受信する端末通信部と、受信された色度値および酸価値を表示する表示部とを有し、サーバ装置は、食用油の色度値および酸価値ならびに試験片の画像データの色値の間の対応関係を記憶する記憶部と、端末装置から受信された画像データの色値に基づき、対応関係を参照して食用油の色度値を取得する色度値取得部と、端末装置から受信された画像データの色値および取得された色度値に基づき、対応関係を参照して食用油の酸価値を取得する酸価値取得部と、画像データを端末装置から受信し、取得された色度値および酸価値を端末装置に送信するサーバ通信部とを有することを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、食用油の色度値および酸価値ならびに試験片の画像データの色値の間の対応関係を記憶する記憶部を有するコンピュータに、食用油に浸された試験片の画像データを取得し、画像データの色値に基づき、対応関係を参照して食用油の色度値を取得し、画像データの色値および取得された色度値に基づき、対応関係を参照して食用油の酸価値を取得し、取得された色度値および酸価値を出力する機能を実現させることを特徴とする。

本発明に係る方法は、試験片を食用油に浸すステップと、食用油に浸された試験片を撮像するステップと、食用油の色度値および酸価値ならびに試験片の画像データの色値の間の対応関係を記憶する記憶部を有するコンピュータが、撮像された試験片の画像データの色値に基づき、対応関係を参照して食用油の色度値を測定するステップと、コンピュータが、画像データの色値および取得された色度値に基づき、対応関係を参照して食用油の酸価値を測定するステップとを有することを特徴とする。

上記の方法の浸すステップでは、少なくとも一部が食用油吸収性の素材からなる試験片を食用油に浸すことが好ましい。

本発明によれば、測定対象の食用油の色度値と酸価値を、実用上十分な精度で汎用の装置により測定することができる。

端末装置１の概略構成図である。 試験片を用いた端末装置１による測定について説明するための図である。 色度値の検量線の例を示すグラフである。 酸価値の検量線の例を示すグラフである。 制御部１４の機能ブロック図である。 試験片の画像２３上の着目領域を示した図である。 光源補正および露光補正について説明するためのグラフである。 端末装置１の色度値測定の精度を示すグラフである。 端末装置１の酸価値測定の精度を示すグラフである。 試験片の暴露時間と画像データの色値との関係を示すグラフである。 端末装置１の動作例を示すフローチャートである。 通信システム２の概略構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。なお、本明細書においては、ＲＧＢ表色系、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系を例として取り上げるが、これらの表色系に限定されるものではなく、任意の表色系を採用可能である。また、本明細書におけるＲＧＢ形式の記載は広義のＲＧＢ形式を意味し、ｓＲＧＢ形式その他のＲＧＢ形式を含む。

図１は、端末装置１の概略構成図である。端末装置１は、撮像部１１と、発光部１２と、記憶部１３と、制御部１４と、操作部１５と、表示部１６とを有する。

端末装置１は、食用油の劣化度を測定する装置の一例であり、例えば、カメラが内蔵されたスマートフォンなどの携帯端末である。端末装置１は、測定対象の食用油に浸された試験片の画像を撮影し、その試験片が示す色に基づき、食用油の劣化度として色度値および酸価値（Acid Value）を測定して、それらを数値で表示する。端末装置１では、例えば、色度値としてロビボンド値を使用する。以下、ロビボンド値と酸価値のことを、それぞれ「ＬＢ値」、「ＡＶ値」ともいう。

撮像部１１は、試験片の画像を撮影し、ＲＡＷ（ＤＮＧ）データ、ＪＰＥＧ（ＪＦＩＦ）データまたはＲＧＢデータなどの形式で、画像データを取得する。発光部１２は、撮像部１１を構成するレンズに隣接して配置され、必要に応じて、撮像部１１による撮像時に発光する。

記憶部１３は、例えば半導体メモリであり、撮像部１１が取得した画像データや、端末装置１の動作に必要なデータなどを記憶する。また、記憶部１３は、測定対象の食用油の劣化度に応じた測定対象物の色情報（色値）を、参照情報として記憶する。この参照情報は、測定対象の食用油の色度値および酸価値ならびに試験片の画像データの色値の間の対応関係である。例えば、記憶部１３は、食用油に浸された試験片の画像データの色値と食用油の色度値との間の関係を示す検量線、および、食用油に浸された試験片の画像データの色値と食用油の酸価値との間の関係を示す検量線を記憶する。なお、色情報（色値）や色度値は、特定の色空間に限定されるものではなく、どの色空間のものでもよく、また、多変量解析による固有ベクトルに基づく、最も判定しやすい特定の色空間でもよい。

制御部１４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどにより構成され、端末装置１の動作を制御する。制御部１４は、撮像部１１が撮影した試験片の画像データを解析するプログラムを働かせる演算機能に相当する。操作部１５は、例えばタッチパネル、キーボタンなどにより構成され、ユーザの操作を受け付ける。表示部１６は、例えば液晶ディスプレイであり、タッチパネルディスプレイとして操作部１５と一体化されていてもよい。表示部１６は、出力部の一例であり、制御部１４による測定結果の色度値および酸価値を表示する。

図２は、試験片を用いた端末装置１による測定について説明するための図である。図２では、未使用状態の試験片２１と、測定対象の食用油に浸された試験片２２と、試験片２２の画像２３を表示した端末装置１を示している。

試験片２１は、食用油に浸されるときの上端位置の目安となるマーク２５、食用油と反応して変色する試薬を含む試薬部２６、および試薬を含まない余白部２７を有する。マーク２５は、試験片２１の上部に１つ設けられている。試験片２１の基材としては特に限定されるものではないが、後述の食用油の色度値の取得の観点から、濾紙等の食用油吸収性の素材が好適である。試薬部２６は、食用油の劣化によって生じた遊離脂肪酸に触れたときに呈色反応する酸塩基指示薬が塗布された領域であり、試験片２１では、一例として、Ａ帯、Ｂ帯、Ｃ帯およびＤ帯の４つの領域で構成される。Ａ帯〜Ｄ帯は、測定対象物と反応していない状態では例えば同じ青色である。余白部２７は、試験片２１上のＡ帯〜Ｄ帯の間にある白色領域である。

試験片２１が測定対象の食用油に浸されると、その劣化度に応じて、Ａ帯〜Ｄ帯の色が例えば青色から黄色に変化する。その際、劣化度が低い場合にはＤ帯だけが変色するが、劣化度が高くなるにつれて、Ｄ帯、Ｃ帯、Ｂ帯、Ａ帯の順により多くの領域が変色し、劣化度が最も高い場合には試薬部２６のすべての領域が変色する。図２では、Ｃ帯とＤ帯の色が変化した試験片２２を示している。

端末装置１は、測定対象の食用油に浸された試験片２２の画像２３を撮像部１１により撮影して、その画像データから試験片の色情報を非接触で取得する。その際、端末装置１は、試験片の画像のＲＧＢ表色系のデータを、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系のデータに変換する。試験片２１の試薬部２６は、食用油中の遊離脂肪酸と反応して青色から黄色に変色し、また、食用油自体も、劣化により薄黄色から焦げ茶色に変色するが、これらの色の変化は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系の３軸のうちで、ｂ＊軸の値により最も的確に表される。そこで、端末装置１は、試験片の画像データの色値としてｂ＊値を使用し、そのｂ＊値をもとに、記憶部１３に記憶されている検量線のデータを参照することで、試験片の色に対応するロビボンド値およびＡＶ値を取得する。そして、端末装置１は、得られたロビボンド値およびＡＶ値を測定値２４として、表示部１６に表示する。

このように、試験片２１と、食用油に浸された試験片２２を撮影し、その画像データを解析して、食用油の劣化度を数値で表示する端末装置１とにより、食用油の劣化度を測定するシステムが構成される。なお、表示部１６は、測定値２４とともに、測定値２４が基準範囲内であるか否かを示す情報などを併せて表示してもよい。また、端末装置１からの色度値と酸価値の出力は、表示出力に限らず、例えば、印刷出力や外部装置へのデータ出力など、他の形態であってもよい。

図３は、色度値の検量線の例を示すグラフである。図３に示した検量線５０は、ロビボンド比色計により測定された複数のフライ油（植物油）のロビボンド値と、それらのフライ油に浸された試験片２２の余白部２７の画像データから求められたｂ＊値とをプロットして作成されたものである。図３のグラフの縦軸はロビボンド値（ＬＢ値）であり、横軸は補正された余白部２７のｂ＊値（ｃｂ＊値という）である。ｃｂ＊値は、各フライ油について、グレーのカラーチップと一緒に試験片２２の画像を撮影し、そのグレーの色を基準として、撮影時の光源や撮像部１１の自動露光の条件が同じになるように各画像データのｂ＊値を補正して得られた値である。

試験片２１がフライ油に浸されたときに、試験片２１の余白部２７は、試験片２１の基材である濾紙がフライ油を吸収することにより、そのフライ油の色に応じて茶色く変色するが、図３のグラフから、そのときのｃｂ＊値とフライ油のロビボンド値との間には高い相関があることがわかる。図３の検量線５０により、試験片２１の画像データにおける余白部２７のｃｂ＊値から、測定対象の食用油のロビボンド値（ＬＢ値）が求められる。記憶部１３は、食用油に浸された試験片の画像データの色値と食用油の色度値との間の対応関係として、検量線５０のデータを記憶する。

図４は、酸価値の検量線の例を示すグラフである。図４に示した検量線５１，５２は、公定法により測定された複数のフライ油の酸価値と、そのフライ油に浸された試験片２２のＣ帯の画像データから求められたｂ＊値とをプロットして作成されたものである。図４のグラフの縦軸は酸価値（ＡＶ値）であり、横軸は補正されたＣ帯のｂ＊値（ｃｂ＊値）である。ｃｂ＊値は、各フライ油について、グレーのカラーチップと一緒に試験片２２の画像を撮影し、そのグレーの色を基準として、撮影時の光源や撮像部１１の自動露光の条件が同じになるように各画像データのｂ＊値を補正して得られた値である。

なお、試薬部２６の色はＤ帯から変化するため、検量線はＤ帯のｃｂ＊値について作成してもよいし、Ｄ帯とＣ帯またはＤ帯〜Ｂ帯など、複数の試薬部２６について作成してもよい。ただし、実用上の多くの場合には、試薬部２６の４つの領域うちでＣ帯のｃｂ＊値が、食用油の交換の目安となる酸価値２．５を含む酸価値０から５の範囲において、測定対象の食用油の酸価値と最も相関が高い。そこで、記憶部１３は、食用油に浸された試験片の画像データの色値と食用油の酸価値との間の対応関係として、Ｃ帯のｃｂ＊値とＡＶ値との対応関係を記憶する。

試験片２２の色から食用油の酸価値を求める場合には、食用油の色が試験片２２の色に影響する。そこで、酸価値の測定値の精度を向上させるために、記憶部１３は、食用油の酸価値と試験片の画像データの色値との間の関係を示す検量線を、食用油の色度値に応じて複数記憶し、端末装置１は、測定対象の食用油の色によって検量線を使い分ける。図４では、一例として、色度値（ＬＢ値）に応じて２種類の検量線５１，５２を使い分ける場合の例を示している。このうち、検量線５１は、ＬＢ値が７０未満であり色が薄い食用油についての検量線であり、検量線５２は、ＬＢ値が７０以上であり色が濃い食用油についての検量線である。色度値に応じて３本以上の検量線を用意し、それらを使い分けてもよいが、実験の結果、２つの検量線５１，５２でも実用上は十分な精度が得られることが確かめられている。

発明者は、色が薄い食用油についての検量線５１を次のように作成した。まず、キャノーラ油（日清オイリオ）とオレイン酸を用いて、酸価値が０．１から５．０の間で異なる複数の油を作成し、公定法を用いてこれらの油の酸価値を正確に測定した。そして、これらの油を１６０℃〜１７０℃に加熱して、その中に試験片２１を浸し、得られた試験片２２をグレーのカラーチップとともに端末装置１の撮像部１１で撮影した。得られた画像データのＣ帯のｃｂ＊値と公定法により得られた酸価値とをプロットしたところ、図４に丸印で示す結果が得られた。ＬＢ値が７０未満である色が薄い油については、これらの結果は、符号５１で表される直線の式によく当てはまった。そこで、ＬＢ値が７０未満の油については、その式を検量線５１として採用した。

また、発明者は、色が濃い食用油についての検量線５２を次のように作成した。まず、ファミリーレストランで実際に使用されているフライ油（植物油）を複数回収し、公定法を用いてこれらの油の酸価値を正確に測定した。そして、これらの油を１６０℃〜１７０℃に加熱して、その中に試験片２１を浸し、得られた試験片２２をグレーのカラーチップとともに端末装置１の撮像部１１で撮影した。得られた画像データのＣ帯のｃｂ＊値と公定法により得られた酸価値とをプロットしたところ、図４に三角印で示す結果が得られた。ＬＢ値が７０以上である色が濃い油については、これらの結果は、符号５２で表される曲線の式によく当てはまった。そこで、ＬＢ値が７０以上の油については、その式を検量線５２として採用した。

食用油の酸価値の測定では、上記のように食用油の色度値によって検量線を使い分けることにより、測定値の精度を向上させることができる。端末装置１では、検量線５１，５２のデータが、食用油に浸された試験片の画像データの色値と食用油の酸価値との間の対応関係として、記憶部１３に記憶される。

次に、色度値と酸価値を測定するための制御部１４の各機能について説明する。

図５は、制御部１４の機能ブロック図である。制御部１４は、機能ブロックとして、画素選択部１４１と、変換部１４２と、撮影条件補正部１４３と、色度値取得部１４４と、酸価値取得部１４５と、劣化判定部１４６と、劣化補正部１４７とを有する。

画素選択部１４１は、撮像部１１により取得された試験片の画像から、色情報を算出する画素を選択する。

図６は、試験片の画像２３上の着目領域を示した図である。図６では、画素選択部１４１により選択される各着目領域の画素の集合を、それぞれ四角で示している。画像２３は、例えば、約１８％の反射率をもつ灰色（無彩色）のシート上に試験片２２が置かれて撮影された画像である。画像２３の横方向にｘ軸をとり、縦方向にｙ軸をとる。

画素選択部１４１は、例えば、ユーザが操作部１５を介して試験片２２を指定する操作に応じて、Ａ帯〜Ｄ帯を含む矩形領域を検出する。具体的には、画像２３が表示されたタッチパネル上のＣ帯をユーザがタッチするか、または、ユーザが画像２３を画面内で移動させ、画面に表示されたターゲットマークをＣ帯に重ね合わせる、といった操作により、画素選択部１４１は、Ｃ帯の位置を認識した上で、同系色の範囲を識別することでＣ帯の矩形領域を検出し、そして、Ｃ帯の座標を基準に他の領域（Ａ帯、Ｂ帯、Ｄ帯）を検出する。あるいは、画素選択部１４１は、試験片２２のうちＡ帯〜Ｄ帯以外の領域の白色と、背景の灰色との濃淡差から、Ａ帯〜Ｄ帯を含む矩形領域を検出してもよい。あるいは、画素選択部１４１は、Ａ帯〜Ｄ帯を含む試験片２２の特徴を抽出して画像認識することにより、その矩形領域あるいはユーザの指示に基づき利用する部分のみ、例えばＣ帯のみを検出してもよい。

矩形領域を検出すると、画素選択部１４１は、試験片上の相対値な位置関係から、Ｃ帯の中心点（Ｃｘ，Ｃｙ）を、食用油の酸価値を求めるための着目領域の中心画素として選択する。また、画素選択部１４１は、Ｂ帯とＣ帯の間にある余白部２７の点（Ｙｘ，Ｙｙ）を、食用油の色度値を求めるための着目領域の中心画素として選択する。また、画素選択部１４１は、試験片の上側のマーク２５よりさらに上側にある、食用油に浸されていない白色部分の点（Ｗｘ，Ｗｙ）と、背景の灰色シート上の点（Ｇｘ，Ｇｙ）を、光源の色温度と撮影時の露光条件を補正するための着目領域の中心画素として選択する。測定誤差を減らすために、画素選択部１４１は、上記の各点を中心とするｘ，ｙ方向に±２画素の５×５画素、±３画素の７×７画素、または±４画素の９×９画素などの複数の画素を選択するとよい。

変換部１４２は、撮像部１１により撮影された画像データの色値を、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系の色値に変換する。撮像部１１により撮影された画像データの色値は、通常、ＲＧＢ表色系のデータであるから、変換部１４２は、例えば、ＲＧＢ表色系のデータをＬ＊ａ＊ｂ＊表色系のデータに変換する。なお、撮像部１１により取得された画像データがＲＡＷデータである場合には、変換部１４２は、例えば、撮像部１１を製造したメーカが提供する変換テーブルを用いてＲＡＷデータをＲＧＢ値に変換し、さらにＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換する。

撮影条件補正部１４３は、撮像部１１により撮像された画像の全体または一部の画像データに基づき光源の色温度（基準光源であるＤ６５（色温度：６５０４ｋ）等からの差）を算出し、その色温度に応じた補正を画像データの色値に対して行う。また、撮影条件補正部１４３は、撮像部１１により撮像された画像の全体または一部の画像データに基づき光源の露光条件を算出し、その露光条件に応じた補正を画像データの色値に対して行う。

図７は、光源補正および露光補正について説明するためのグラフである。図７では、均一で異なる濃さの５つの無彩色（灰色）のシート上に同じ試験片を置いて撮影したときのｓＲ値、ｓＧ値およびｓＢ値をプロットしている。横軸は、試験片を識別するためのサンプル番号Ｎであり、大きい数値ほど明るいシートに対応している。縦軸は、ｓＲ値、ｓＧ値またはｓＢ値である。グラフＤｒ，Ｄｇ，Ｄｂは、それぞれＤ帯のｓＲ値、ｓＧ値およびｓＢ値の変化に相当し、グラフａｖｅＲ，ａｖｅＧ，ａｖｅＢは、それぞれ画像全体の平均のｓＲ値、ｓＧ値およびｓＢ値の変化に相当する。

例えば、Ｄ６５相当の蛍光灯に代えて白熱電灯の照明光源の下で試験片の画像を撮影すると、その光源の影響を受けて、Ａ帯〜Ｄ帯のＲＧＢ値や、画像全体の平均のＲＧＢ値が変化する。また、図７のグラフに示した値は、均一で異なる濃さの無彩色を背景として同一の試験片を撮影したときのものであるが、試験片がなければ自動露出機構が働き、本来はすべての画像が同じ明るさ（反射率が約１８％）になるはずである。しかしながら、灰色の背景の中にほぼ白色の試験片が置かれていると、その分が誤差を与えるため、画像内の試験片の明るさが変化し、試験片の明るさに影響する。

そこで、例えば、図７に示した関係を記憶部１３に予め記憶させておき、撮影条件補正部１４３は、図７の関係を用いて、光源および自動露出機構によるＲＧＢ値の変化を打ち消す補正を行う。その際は、撮影条件補正部１４３は、灰色のシート上に試験片が置かれて撮影された画像全体の平均のＲＧＢ値、図６の点（Ｇｘ，Ｇｙ）の部分のＲＧＢ値（シートの色を示す値）、および図６の点（Ｗｘ，Ｗｙ）の部分のＲＧＢ値（試験片の白色を示す値）の少なくともいずれか１つを取得する。そして、撮影条件補正部１４３は、取得した画像全体の平均のＲＧＢ値、シートのＲＧＢ値および試験片の白色を示すＲＧＢ値の少なくともいずれか１つについて、図７のグラフからのずれを算出し、そのずれを打ち消す量だけ、画像データのＲＧＢ値を補正する。

なお、背景がこのような均一のものではない場合でも、撮影条件補正部１４３は、いわゆる被写体の全平均反射率は１８％前後の無彩色であるという仮定に基づいて補正してもよく、また、背景色と光源が既知であれば、それに基づいて補正することもできる。また、撮像時の照明の色温度が撮像情報として記録されていれば、撮影条件補正部１４３は、それを抽出して利用してもよい。試験片の撮影時に標準背景を使用し、さらに撮影条件補正部１４３が光源や撮像部１１の自動露光の補正を行うことにより、色度値と酸価値の測定精度を向上させることが可能である。

なお、撮影条件補正部１４３は、変換部１４２により変換されたＬ＊ａ＊ｂ＊値に対して補正処理を行ってもよい。ＲＧＢ値とＬ＊ａ＊ｂ＊値は１対１に対応することから、ＲＧＢ値に対して補正することは、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値に対して補正することと同義である。

色度値取得部１４４は、食用油に浸された試験片２２の画像データの色値に基づき、記憶部１３に記憶されている対応関係を参照して、食用油の色度値を取得する。その際、色度値取得部１４４は、試験片２２の画像データのうち余白部２７に対応する部分のｂ＊値に基づき、図３に示した検量線５０を参照して色度値を取得する。色度値取得部１４４は、ｂ＊値として、撮影条件補正部１４３により補正された値（ｃｂ＊値）を使用するとよい。色度値取得部１４４により取得された色度値（ＬＢ値）は、表示部１６に表示される。

酸価値取得部１４５は、食用油に浸された試験片２２の画像データの色値、および色度値取得部１４４により取得された色度値に基づき、記憶部１３に記憶されている対応関係を参照して、食用油の酸価値を取得する。その際、酸価値取得部１４５は、試験片２２の画像データのうちＣ帯に対応する部分のｂ＊値に基づき、取得された色度値に応じて、図４に示した検量線５１，５２のいずれかを参照して酸価値を取得する。例えば、酸価値取得部１４５は、色度値（ＬＢ値）が７０未満であれば検量線５１を使用し、色度値（ＬＢ値）が７０以上であれば検量線５２を使用する。酸価値取得部１４５は、ｂ＊値として、撮影条件補正部１４３により補正された値（ｃｂ＊値）を使用するとよい。酸価値取得部１４５により取得された酸価値（ＡＶ値）は、表示部１６に表示される。

図８は、端末装置１の色度値測定の精度を示すグラフである。このグラフは、複数のフライ油について、端末装置１により色度値（ＬＢ値）を測定するとともに、ロビボンド比色計により実際のＬＢ値を測定して、両者の差（ΔＬＢ）をプロットしたものである。図８の横軸は、フライ油の実際のＬＢ値であり、縦軸は、端末装置１により測定されたＬＢ値から実際のＬＢ値を引いた値を示す。実用上許容されるＬＢ値の誤差は±２０程度であり、この範囲内に９５．１％の測定値が入っていることから、端末装置１による色度値測定は、実用上十分な精度であることが確かめられた。

図９は、端末装置１の酸価値測定の精度を示すグラフである。このグラフは、複数のフライ油について、端末装置１により酸価値（ＡＶ値）を測定するとともに、公定法により実際のＡＶ値を測定して、両者の差（ΔＡＶ）をプロットしたものである。図９の横軸は、フライ油の実際のＡＶ値であり、縦軸は、端末装置１により測定されたＡＶ値から実際のＡＶ値を引いた値を示す。実用上許容されるＡＶ値の誤差は±０．５程度であり、この範囲内に８８．１％の測定値が入っていることから、端末装置１による酸価値測定は、実用上十分な精度であることが確かめられた。

劣化判定部１４６は、食用油に浸される前の試験片の画像データのうち試薬部２６に対応する部分の色値に基づき、試薬が劣化しているか否かを判定する。

試験片２１の試薬部２６は、空気中の二酸化炭素および水分とも徐々に反応するため、密閉保管をしないと、時間の経過とともに劣化（酸化）する。劣化した試験片２１でフライ油を測定すると、劣化した分だけ色が余計に変化するため、測定値が正しい酸価値からずれることがある。厚生労働省の指針（「弁当及びそうざいの衛生規範について」昭和５４年６月２９日 環食第１６１号 厚生省環境衛生局食品衛生課長通知）では、ＡＶ値が２．５以上の場合に油を交換すると定められているので、劣化した試験片２１を使用すると、例えば、まだ交換時期になっていないフライ油であるにもかかわらず、２．５以上の誤ったＡＶ値が出力されて油を無駄に交換するという場合も起こり得る。このため、試験片２１が正しく測定できるものであるか否かを確認することは重要である。

図１０は、試験片の暴露時間と画像データの色値との関係を示すグラフである。試薬部２６のＡ帯〜Ｄ帯の色は、劣化の度合いによって青色から黄色に変化するので、試薬部２６の画像データのうち例えばＣ帯の色値を用いることで、試験片の劣化（酸化）度合いを確かめることができる。劣化の度合いは温度、湿度および暴露時間によるが、図１０では、温度を２５．８℃に、湿度を４４．０％に固定した場合の、食用油に浸される前の試験片２１の暴露時間と、Ｃ帯の画像データのｂ＊値との関係を示す。図１０のグラフの横軸は、暴露時間ｔ（単位：時間）であり、縦軸は、撮影条件補正部１４３による補正後のＣ帯のｂ＊値（ｃｂ＊値）である。図１０のグラフから、暴露時間ｔとＣ帯の色値（ｃｂ＊値）の間には高い相関関係があることがわかる。

酸価値の許容範囲が「実際の酸価値±０．５」であることから、酸価値に換算して０．５以上劣化している試験片２１は使用に適さないと考えられる。酸価値で０．５に相当する程度だけ暴露などにより試験片が劣化するのに要する時間は、温度２５．８℃および湿度４４．０％の条件下では１０．８時間である。図１０のグラフから、１０．８時間でＣ帯のｃｂ＊値は、約１０だけ上昇するため、使用前にＣ帯のｃｂ＊値が約１０以上上昇している試験片２１では、正しい酸価値（ＡＶ値）を測定できないことがわかる。そこで、端末装置１は、図１０のグラフにおいて、試験片２１が１０．８時間暴露されたときのｃｂ＊値（−１７程度）をしきい値Ｔｈとして、劣化判定部１４６による判定に使用する。

以上の考察に基づき、劣化判定部１４６は、例えば、撮像部１１により撮影された使用前の試験片の画像データのうち、Ｃ帯のｂ＊値を取得し、その値としきい値Ｔｈとの大小を判定する。その際、使用前の試験片の画像も、使用後の試験片と同様に、基準のカラーチップとともに撮影し、画像データのｂ＊値としては、撮影条件補正部１４３による補正後のｃｂ＊値を用いることが好ましい。劣化判定部１４６は、Ｃ帯のｃｂ＊値がしきい値Ｔｈ未満である場合には、対象の試験片２１は使用可能（Ｇｏｏｄ）であると判定し、Ｃ帯のｃｂ＊値がしきい値Ｔｈ以上である場合には、対象の試験片２１は使用不可（ＮＧ）であると判定する。劣化判定部１４６による判定結果（ＧｏｏｄまたはＮＧ）は、表示部１６に表示される。

このように、食用油に浸される前の試験片を撮像部１１により撮影し、劣化判定部１４６により、その画像中のＣ帯の画像データを解析することで、試験片がどの程度劣化しているか、および正しく測定できる試験片であるのかどうかを判定することができる。劣化判定部１４６により使用可能であると判定された試験片２１を使用すれば、正しい酸価値を測定することができ、食用油の品質管理を正しく行うことが可能になる。

劣化補正部１４７は、食用油に浸される前の試験片２１の画像データのうち試薬部２６に対応する部分の色値を用いて、食用油に浸された試験片２２の画像データのうち試薬部２６に対応する部分の色値を補正する。使用前の試験片の画像データに含まれるＣ帯のｃｂ＊値と、図１０のグラフのＹ切片ｃｂ０との差が劣化（酸化）度合いを示すことから、劣化補正部１４７は、使用後の試験片のＣ帯のｃｂ＊値に対して、この差に相当する量の補正を行う。具体的には、劣化補正部１４７は、撮像部１１により基準のカラーチップとともに撮影され、撮影条件補正部１４３により補正された使用前の試験片のＣ帯のｃｂ＊値を取得し、その値と図１０のグラフのＹ切片ｃｂ０との差を求める。そして、劣化補正部１４７は、食用油に浸された試験片２２の画像のデータに含まれるＣ帯のｃｂ＊値からこの差と同じ値を差し引くことで、試験片の劣化度合いによる影響を補正する。この場合、酸価値取得部１４５は、ｃｂ＊値として、劣化補正部１４７により補正された値を使用する。

発明者は、劣化補正部１４７による補正の効果を確かめるために、新油のキャノーラ油（日清オイリオ）にオレイン酸を加えて、酸価値１．８８、２．４４、２．８８の３つのフライ油を作成した。そして、各フライ油について、公定法により実際の酸価値を求めるとともに、端末装置１によりＡＶ値を５４回ずつ測定した。公定法によるＡＶ値と端末装置１によるＡＶ値との誤差をΔＡＶとし、誤差は正規分布に従うとの仮定の下で、統計的手法を用いて、ＡＶ値が許容範囲の±０．５以内になる測定精度を求めたところ、表１に示す結果が得られた。

表１の結果からわかるように、食用油に浸される前の試験片の画像データを用いて、試験片の劣化度に応じた補正を画像データに加えた上で酸価値の計算を行えば、試験片を２回撮影する手間は生じるが、ＡＶ値の測定精度を向上させることが可能である。

図１１は、端末装置１の動作例を示すフローチャートである。図１１の各ステップの処理は、記憶部１３に記憶されているプログラムに基づいて、制御部１４により、端末装置１の各要素と協働して実行される。

まず、食用油に浸される前（使用前）の試験片をユーザが撮像部１１により撮像することで、制御部１４は、使用前の試験片の画像データを取得する（ステップＳ１）。すると、変換部１４２は、ステップＳ１で得られ、画素選択部１４１により選択された画像データのＲＧＢ値をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換する（ステップＳ２）。そして、撮影条件補正部１４３は、ステップＳ２で得られたｂ＊値に対して光源および自動露光の補正を行って、ｃｂ＊値を取得する（ステップＳ３）。

ここで、劣化判定部１４６は、ステップＳ３で得られたｃｂ＊値が試験片の劣化判定用のしきい値Ｔｈ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ｃｂ＊値がしきい値Ｔｈ以上である場合（ステップＳ４でＮｏ）には、劣化判定部１４６は、撮影された試験片は使用不可であると判定し、処理はステップＳ１に戻る。その際、劣化判定部１４６は、判定結果を表示部１６に表示させる。

一方、ｃｂ＊値がしきい値Ｔｈ未満である場合（ステップＳ４でＹｅｓ）には、劣化判定部１４６は、撮影された試験片は使用可能であると判定し、処理はステップＳ４に進む。その際、劣化判定部１４６は、判定結果を表示部１６に表示させる。

次に、食用油に浸された後（使用後）の試験片をユーザが撮像部１１により撮像することで、制御部１４は、使用後の試験片の画像データを取得する（ステップＳ５）。すると、変換部１４２は、ステップＳ５で得られ、画素選択部１４１により選択された画像データのＲＧＢ値をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換する（ステップＳ６）。そして、撮影条件補正部１４３は、ステップＳ６で得られたｂ＊値に対して光源および自動露光の補正を行って、ｃｂ＊値を取得する（ステップＳ７）。

ここで、劣化補正部１４７は、ステップＳ７で得られたｃｂ＊値に対し、ステップＳ３で得られたｃｂ＊値を差し引く劣化補正を行う（ステップＳ８）。また、色度値取得部１４４は、記憶部１３に記憶されている検量線５０のデータを参照して、ステップＳ８で得られたｃｂ＊値から、測定対象の食用油のＬＢ値を取得する（ステップＳ９）。そして、酸価値取得部１４５は、ステップＳ９で得られたＬＢ値が７０未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

ＬＢ値が７０未満である場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）には、酸価値取得部１４５は、記憶部１３に記憶されている淡色用の検量線５１のデータを参照して、ステップＳ８で得られたｃｂ＊値から、測定対象の食用油のＡＶ値を取得する（ステップＳ１１）。一方、ＬＢ値が７０以上である場合（ステップＳ１０でＮｏ）には、酸価値取得部１４５は、記憶部１３に記憶されている濃色用の検量線５２のデータを参照して、ステップＳ８で得られたｃｂ＊値から、測定対象の食用油のＡＶ値を取得する（ステップＳ１２）。そして、制御部１４は、ステップＳ９で得られたＬＢ値と、ステップＳ１１またはＳ１２で得られたＡＶ値を表示部１６に表示させる（ステップＳ１３）。以上で、端末装置１の動作は終了する。

なお、上記の説明では、酸価値取得部１４５は２つの検量線５１，５２を使用したが、食用油の種類によって油の色が違うことがあるので、究極的には、油の種類ごとに検量線を用意してもよい。この場合には、記憶部１３は、食用油の酸価値と試験片の画像データの色値との間の関係を示す検量線を、食用油の種類ごとに記憶する。そして、操作部１５は、測定対象の食用油の種類の入力を受け付ける受付部として機能し、酸価値取得部１４５は、入力された種類の食用油に対応する検量線を参照して酸価値を取得する。

以上説明してきたように、端末装置１によれば、専用の分析装置ではなく、汎用の携帯端末を用いて、食用油の劣化度を測定することができ、色表を利用した目視判定より客観性が高い結果が得られる。フライ油として使用される食用油の種類は多種多様であるが、油の劣化による遊離脂肪酸の発生はすべての油に共通である。したがって、どのフライ油についても、遊離脂肪酸の発生度合い（劣化度合い＝酸化度合い）を色値として取得し、各種の補正を行い、検量線５０〜５２を用いて色度値（ＬＢ値）および酸価値（ＡＶ値）を求めることにより、劣化度を高い精度で客観的に把握することができる。また、端末装置１では、油と接触した試験片の画像データをカメラによって非接触で得るため、試験片の油分により装置が汚れることはなく、正しい酸価値を測定することが可能である。必要なハードウェアがすべて組み込まれているハンドヘルド機器であれば、制御部１４の機能を実現するプログラムをインストールするだけで端末装置１を実現できるため、専用機器の製造のための投資が必要なく、安価に食用油の劣化度を測定することが可能である。

なお、端末装置１では、色度値および酸価値の他に、例えば、ｐＨの測定や、特定の無機物または有機物の定量なども、上記と同様の方法で可能である。

図１２は、通信システム２の概略構成図である。通信システム２は、食用油の劣化度を測定するためのシステムであり、互いに通信可能な端末装置３およびサーバ装置４を含む。これらの各装置は、有線または無線の通信ネットワーク６を介して互いに接続されている。通信ネットワーク６には、例えばインターネットが含まれる。

端末装置３は、撮像部３１と、発光部３２と、記憶部３３と、制御部３４と、端末通信部３５と、表示部３６とを有する。撮像部３１は、測定対象物の画像を撮影し、ＲＡＷ（ＤＮＧ）データ、ＪＰＥＧ（ＪＦＩＦ）データまたはＲＧＢデータなどの形式で、試験片の画像データを取得する。発光部３２は、必要に応じて、撮像部３１による撮像時に発光する。記憶部３３は、撮像部３１が取得した画像データ、端末装置３の動作に必要なデータなどを記憶する。制御部３４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどにより構成され、端末装置３の動作を制御する。端末通信部３５は、撮像部３１により撮像された画像データをサーバ装置４に送信し、サーバ装置４から画像データの測定結果を受信する。表示部３６は、サーバ装置４から受信された測定結果を表示する。

サーバ装置４は、サーバ通信部４１と、記憶部４２と、制御部４３とを有する。サーバ通信部４１は、画像データを端末装置３から受信し、その画像データの測定結果を端末装置３に送信する。記憶部４２は、端末装置３から受信された画像データ、撮像情報、サーバ装置４の動作に必要なデータなどを記憶する。特に、記憶部４２は、測定対象の食用油の色度値および酸価値ならびに試験片の画像データの色値の間の対応関係を記憶する。制御部４３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどにより構成され、端末装置１の制御部１４と同様の機能を有する。すなわち、制御部４３は、端末装置３から受信された試験片の画像データの色値に基づき、記憶部４２内の対応関係を参照して食用油の色度値を取得し、画像データの色値および取得された色度値に基づき、記憶部４２内の対応関係を参照して食用油の酸価値を取得する。そして、制御部４３は、取得された色度値および酸価値を測定結果として、サーバ通信部４１を介して端末装置３に送信させる。

このように、試験片の画像撮影および測定結果の表示と、色度値および酸価値の測定とをそれぞれ別の装置で行ってもよい。サーバ装置４としてより高速かつ高容量のものを使用すれば、複雑な画像処理によって精度の高い分析を行うことができ、別のデータベースとの協業も楽になる。なお、通信システム２にさらに別個の表示装置を含めて、端末装置３とは別の装置で、サーバ装置４による判定結果を表示してもよい。

通信システム２は、例えば、複数の店舗を運営しているチェーンレストランなどの本部に測定結果を集約したい場合に利用可能である。この場合、端末装置３を各店舗が所有し、サーバ装置４を本部に設置すれば、各店舗で撮影された試験片の画像データを本部に転送し、本部のサーバ装置４で画像解析を行うことで、各店舗のフライ油の管理状況を簡単に把握および管理することが可能である。

端末装置１，３およびサーバ装置４の制御部１４，３４，４３の各機能をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラムは、磁気記録媒体、光記録媒体などのコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録された形で提供してもよい。

１ 端末装置
１１ 撮像部
１２ 発光部
１３ 記憶部
１４ 制御部
１４１ 画素選択部
１４２ 変換部
１４３ 撮影条件補正部
１４４ 色度値取得部
１４５ 酸価値取得部
１４６ 劣化判定部
１４７ 劣化補正部
１５ 操作部
１６ 表示部
２ 通信システム
３ 端末装置
４ サーバ装置

Claims (10)

1. 試験片を撮像して画像データを取得する撮像部と、
   試験片の画像データの色値と食用油の色度値との間の関係を示す色度値検量線、及び、食用油の色度値に対応して、試験片の画像データの色値と食用油の酸価値との間の関係を示す複数の酸価値検量線、を記憶する記憶部と、
   食用油に浸された試験片の画像データの色値に基づき、前記色度値検量線を参照して食用油の色度値を取得する色度値取得部と、
   食用油に浸された試験片の前記画像データの色値と、前記色度値取得部によって取得された前記色度値と、に基づき、前記色度値に対応する一つの酸価値検量線を参照して、食用油の酸価値を取得する酸価値取得部と、
   前記色度値取得部によって取得された前記色度値と前記酸価値取得部によって取得された前記酸価値とを出力する出力部と、
   を有することを特徴とする装置。
2. 前記色度値取得部は、試験片の画像データのうち食用油と反応して変色する試薬を含まない余白部に対応する部分の色値に基づき、前記色度値検量線を参照して前記色度値を取得する、請求項１に記載の装置。
3. 食用油に浸される前の試験片の画像データのうち前記試薬を含む試薬部に対応する部分の色値に基づき、前記試薬が劣化しているか否かを判定する劣化判定部をさらに有し、
   前記出力部は、前記劣化判定部による判定結果を出力する、請求項２に記載の装置。
4. 食用油に浸される前の試験片の画像データのうち前記試薬部に対応する部分の色値を用いて、食用油に浸された試験片の画像データのうち前記試薬部に対応する部分の色値を補正する劣化補正部をさらに有し、
   前記酸価値取得部は、前記色値として、前記劣化補正部により補正された色値を使用する、請求項３に記載の装置。
5. 前記撮像部により撮像された画像の全体または一部の画像データに基づき光源の色温度および露光条件を算出し、算出された色温度および露光条件に応じた補正を前記画像データの色値に対して行う撮影条件補正部をさらに有し、
   前記色度値取得部と前記酸価値取得部とは、前記色値として、前記撮影条件補正部により補正された色値を使用する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 測定対象の食用油の種類の入力を受け付ける受付部をさらに有し、
   前記記憶部は、前記複数の酸価値検量線を、食用油の種類ごとに記憶し、
   前記酸価値取得部は、入力された種類の食用油に対応する複数の酸価値検量線を参照して前記酸価値を取得する、請求項１に記載の装置。
7. 互いに通信可能な端末装置とサーバ装置とを含むシステムであって、
   前記端末装置は、
   食用油に浸された試験片を撮像して画像データを取得する撮像部と、
   試験片の画像データを前記サーバ装置に送信し、食用油の色度値および酸価値のデータを前記サーバ装置から受信する端末通信部と、
   受信された前記色度値および前記酸価値を表示する表示部と、
   を有し、
   前記サーバ装置は、
   試験片の画像データの色値と食用油の色度値との間の関係を示す色度値検量線、及び、食用油の色度値に対応して、試験片の画像データの色値と食用油の酸価値との間の関係を示す複数の酸価値検量線、を記憶する記憶部と、
   前記端末装置から受信された画像データの色値に基づき、前記色度値検量線を参照して食用油の色度値を取得する色度値取得部と、
   前記端末装置から受信された前記画像データの色値と、前記色度値取得部によって取得された前記色度値と、に基づき、前記色度値に対応する一つの酸価値検量線を参照して、食用油の酸価値を取得する酸価値取得部と、
   前記画像データを前記端末装置から受信し、取得された前記色度値および前記酸価値を前記端末装置に送信するサーバ通信部と、
   を有する、
   ことを特徴とするシステム。
8. 試験片の画像データの色値と食用油の色度値との間の関係を示す色度値検量線、及び、食用油の色度値に対応して、試験片の画像データの色値と食用油の酸価値との間の関係を示す複数の酸価値検量線、を記憶する記憶部を有するコンピュータに、
   食用油に浸された試験片の画像データを取得し、
   前記画像データの色値に基づき、前記色度値検量線を参照して食用油の色度値を取得し、
   前記画像データの色値と取得された前記色度値とに基づき、前記色度値に対応する一つの酸価値検量線を参照して、食用油の酸価値を取得し、
   取得された前記色度値および前記酸価値を出力する、
   機能を実現させることを特徴とするプログラム。
9. 試験片を食用油に浸すステップと、
   食用油に浸された試験片を撮像するステップと、
   試験片の画像データの色値と食用油の色度値との間の関係を示す色度値検量線、及び、食用油の色度値に対応して、試験片の画像データの色値と食用油の酸価値との間の関係を示す複数の酸価値検量線、を記憶する記憶部を有するコンピュータが、撮像された試験片の画像データの色値に基づき、前記色度値検量線を参照して食用油の色度値を測定するステップと、
   前記コンピュータが、前記画像データの色値と測定された前記色度値とに基づき、前記色度値に対応する一つの酸価値検量線を参照して、食用油の酸価値を測定するステップと、
   を有することを特徴とする方法。
10. 前記浸すステップでは、少なくとも一部が食用油吸収性の素材からなる試験片を食用油に浸す、請求項９に記載の方法。

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